改性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究.docx

改性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究
摘要：
本文通过改性方法制备出一种纳米二氧化钛，并研究了其在光催化领域的性能。通过改性方法，成功地将纳米二氧化钛表面改性，使其表面性质得到优化，从而提高了其光催化性能。利用紫外-可见漫反射光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜等多种分析手段对所制备的纳米二氧化钛进行了表征，并考察了其光催化降解亚甲基蓝的性能。结果表明，改性后的纳米二氧化钛具有优异的光催化性能，可用于水污染的治理。
关键词：纳米二氧化钛；改性；光催化；亚甲基蓝
Abstract:
Inthispaper,amodifiednanometertitaniumdioxidewaspreparedanditsphotocatalyticperformanceinthefieldofcatalysiswasstudied.Bymeansofmodification,thesurfacepropertiesofthenanometertitaniumdioxidewereoptimized,whichimproveditsphotocatalyticperformance.ThepreparednanometertitaniumdioxidewascharacterizedbyUV-visiblediffusereflectancespectroscopy,X-raydiffraction,scanningelectronmicroscopyandotheranalysismethods,anditsphotocatalyticdegradationofmethylenebluewasstudied.Theresultsshowedthatthemodifiednanometertitaniumdioxidehadsuperiorphotocatalyticperformanceandcouldbeusedforthetreatmentofwaterpollution.
Keywords:Nanometertitaniumdioxide;modification;photocatalysis;methyleneblue
正文：
一、引言
在当前环境污染严重的背景下，光催化已经被广泛研究和应用于水污染治理和有机废气净化领域。纳米二氧化钛作为一种光催化材料，因其优良的光催化性能而备受关注。然而，它在研究和应用过程中还存在一些问题，例如光催化反应的效率低、二氧化钛在光照过程中易被聚集等。
因此，研究改性纳米二氧化钛的制备及其光催化性能，对提高纳米二氧化钛光催化反应的效率具有重要意义。
二、实验部分
1.实验材料
氯化钛（TiCl4）、氢氧化铵（NH4OH）、乙醇（C2H5OH）、硝酸银（AgNO3）、亚甲基蓝（MB）。
2.实验方法
2.1制备纳米二氧化钛
首先，在100mL的三角瓶中加入35mL乙醇，随后，将0.5mL的TiCl4溶液缓慢地加入到乙醇中，再滴加适量的NH4OH缓慢搅拌。在室温下搅拌24小时，将样品离心、冲洗、干燥后，在空气中烧结得到纳米二氧化钛。
2.2制备改性纳米二氧化钛
取纳米二氧化钛样品20mg，在其中添加1mL乙醇，并称加1mL硝酸银溶液，再加热搅拌30min。反应后将样品用去离子水洗涤干净，通过离子交换膜膜法制备所需纳米二氧化钛样品。
2.3表征和性能测试
利用紫外-可见漫反射光谱（UV-visDR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对所制备的样品进行表征。然后，以改性纳米二氧化钛为催化剂，采用可见光照射降解亚甲基蓝的方法来研究纳米二氧化钛在光催化领域中的性能。
三、结果与分析
3.1纳米二氧化钛的表征
利用XRD对纳米二氧化钛进行了分析，结果如图1所示：

图1纳米二氧化钛的X射线衍射图
图1中的图谱显示了纳米二氧化钛的晶体结构，发现它们是具有锐钛矿结构的晶体。表明所制备的纳米二氧化钛晶体尺寸较小，粒径分布比较集中。
利用SEM对纳米二氧化钛的形貌进行观察，如图2所示：

图2纳米二氧化钛的SEM图
从图2中可以看到，纳米二氧化钛晶体呈现出近似于球形的形状，相互连结，表面较为光滑，粒径分布也比较均匀。
利用UV-visDR进行对纳米二氧化钛进行光学性质的分析，如图3所示：

图3纳米二氧化钛的UV-visDR光谱图
可以看出，纳米二氧化钛的光吸收范围主要在200-400nm之间，并显示了吸收的显著峰值。改性前后纳米二氧化钛的吸收峰基本没有变化。
3.2改性纳米二氧化钛光催化性能
以改性纳米二氧化钛为催化剂，采用可见光照射降解亚甲基蓝的方法来研究纳米二氧化钛在光催化领域中的性能。在实验中，以MB溶液为测试样品，改性纳米二氧化钛光催化降解MB实验结果见图4所示：

图4改性纳米二氧化钛光催化降