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隨著納米科技的快速發(fā)展,納米TiO<,2>光催化材料在降解有機污染物、保潔抗菌、處理有害氣體等方面表現(xiàn)出了更加獨特的優(yōu)異性能,成為目前最引人注目的環(huán)境凈化材料.該文在總結(jié)光催化降解有機污染物研究進展的基礎(chǔ)上,確定TiO<,2>-ZrO<,2>光催化體系作為研究對象,重點進行了以下幾個方面的研究.首先,利用不同的制備方法(溶膠-凝膠法、沉淀法)、不同的熱處理制度獲得TiO<,2>納米晶.通過對樣品的表征,研究了影響光催化劑晶型、晶粒尺寸、比表面積以及光催化性質(zhì)的主要因素.結(jié)果表明,兩種制備方法在450℃的熱處理溫度下均可獲得粒徑小于10nm的納米晶,并且對甲基橙具有較好的脫色率.并且,沉淀法制備的樣品具有較大的比表面積,且催化活性較高,但易團聚.該研究根據(jù)實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象,提出并初步研究了納米光催化劑的臨界尺寸和吸附問題.認為TiO<,2>納米晶對于光催化活性存在一個臨界尺寸(5~10nm).當粉末的粒徑小于這個臨界尺寸時,光催化活性明顯增強;但巨大的表面積同時會導(dǎo)致被降解物中間體的嚴重吸附,從而產(chǎn)生催化劑的"中毒"現(xiàn)象.目前在光催化劑改性研究方面,較少涉及到半導(dǎo)體/絕緣體的復(fù)合類型.該文考慮到ZrO<,2>具有更寬的帶隙(Eg=5.lew),有利于改善TiO<,2>光催化劑的光譜特性等原因,首次較為系統(tǒng)地研究了TiO<,2>-ZrO<,2>光催經(jīng)新體系,探討了ZrO<,2>用量與晶相組成、晶粒生長、光吸收特性的關(guān)系.在制備xZrO<,2>-(1-x)TiO<,2>復(fù)合納米粉末的過程中發(fā)現(xiàn),TiO<,2>-ZrO<,2>體系具有獨特的晶化過程,Zr<'4+>的加入能夠有效抑制晶粒的生長,延緩晶化過程,很容易獲得尺寸很小的xZrO<,2>-(1-x)TiO<,2>復(fù)合納米晶.并且,當x=0.4~0.5范圍內(nèi),650℃的低溫下即可獲得ZrTiO<,4>納米晶.結(jié)果還表明,xZrO<,2>-(1-x)TiO<,2>復(fù)合粉末具有較大的比表面積,同時存在著更為明顯的吸附現(xiàn)象.該文通過對TiO<,2>-ZrO<,2>光催化體系的系統(tǒng)研究,在納米光催化材料(納米晶、核-殼結(jié)構(gòu)納米粉末、異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米薄膜等)的制備方法、降解效果的評價、光催化劑的作用機理等方面獲得了許多有意義的結(jié)果,具有一定的創(chuàng)新性,這為進一步研究新型光催化材料奠定了基礎(chǔ).

    doi：
    10.7666/d.y661602
    關(guān)鍵詞：
    TiO<,2>-ZrO<,2> 納米光催化劑 降解 有機污染物 異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜
    作者：
    劉素文
    學(xué)位授予單位：
    山東大學(xué)
    授予學(xué)位：
    博士
    學(xué)科專業(yè)：
    材料學(xué)
    導(dǎo)師姓名：
    呂孟凱
    學(xué)位年度：
    2004
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ426 O644.1
    在線出版日期：
    2005年07月14日