近些年来,环境污染日益严重,成为威胁人类生存的一个严重问题.为了解决这一难题,人们展开了治理污染、保护环境的科学研究.以半导体为催化剂,利用太阳光催化氧化有毒污染物质作为一种有效的治理污染方法,成为环境保护科学研究的一个热点.纳米TiO<,2>,具有很高的稳定性,较强光催化能力,无毒无污染等突出的优点,在光催化材料领域被广泛的研究和应用.但是,TiO<,2>禁带宽度为3.2ev,对应的光波吸收波长为387.5nm,光吸收仅限于紫外区,此部分光达不到照射地面的太阳光谱的5%,而且TiO<,2>量子效率最多不超过28%,同时,TiO<,2>光催化反应的速率还需要进一步的提高,这些缺点制约了它的发展.因此,提高催化剂的催化效率,扩大其的光响应范围,是近些年研究的主要方向.钛酸铋是典型的铁电材料,在压电、光存储和电光器件上有着广泛的应用.我们课题组在研究Bi掺杂改性TiO<,2>时偶然发现,钛酸铋具有较高的光催化性能,在降解甲基橙溶液时表现出优于纳米TiO<,2>,的光催化性能.进一步研究发现,不同晶相的钛酸铋Bi<,4>Ti<,3>O<,12>、Bi<,12>TiO<,20>、Bi<,2>Ti<,2>O<,7>中,Bi<,12>TiO<,20>相的光催化活性最好,作者选择了TiO<,2> Degussa P-25纳米粉与Bi<,12>TiO<,20>相的钛酸铋按照不同组分比制作成Bi<,12>TiO<,20>/P-25复合纳米粉,并以玻璃片为载体用旋转成膜法和MOD提拉成膜法制备了Bi<,12>TiO<,20复合纳米薄膜.为Bi<,12>TiO<,20>/TiO<,2>复合纳米材料的进一步应用进行了尝试性研究.Bi<,12>TiO<,20>/P-25复合纳米粉的XRD衍射谱图对应着锐钛矿相TiO<,2>和金红石相TiO<,2>以及Bi<,12>TiO<,20>晶相的特征峰,表明复合纳米粉由这几个相组成.有一个较弱的衍射峰不属于Bi<,12>TiO<,20>晶体,此衍射峰是由钛酸铋晶体生长过程中形成的不稳定相所造成的.研究了Bi<,12>TiO<,20>/P-25复合纳米粉的光催化性能,作者选择甲基橙溶液作为降解的有机物,改变Bi<,12>TiO<,20>和P-25的组分比,发现Bi<,12>TiO<,20>/P-25组分比为2:1(质量)时,其光催化活性最高,论文指出,由锐钛矿相TiO<,2>和金红石相TiO<,2>以及Bi<,12>TiO<,20>组成的复合纳米粉具有最佳的组分比,其光催化活性提高的原因可能与其复杂的界面状态有关.通过系统的研究,寻找最佳的催化剂制备条件,确定了合适的组分比、合适的退火温度和退火时间,制备出了相对活性最佳的Bi<,12>TiO<,20>/P-25纳米粉,同时,系统研究了影响光催化反应速率的各种因素,进一步探索研究提高反应速率的途径.

    doi：
    10.7666/d.y681728
    关键词：
    光催化 钛酸铋 二氧化钛 复合纳米材料
    作者：
    周静涛
    学位授予单位：
    山东大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    材料学
    导师姓名：
    王弘
    学位年度：
    2004
    语种：
    中文
    分类号：
    O643 TB34
    在线出版日期：
    2005年08月10日