二氧化鈦是一種應(yīng)用非常廣泛的材料,其無毒穩(wěn)定且廉價(jià)易得,在環(huán)境和能源這兩大備受關(guān)注的領(lǐng)域都有很理想的表現(xiàn)。其中光催化可以將傳統(tǒng)方法難以降解的有機(jī)污染物分解為水和二氧化碳等簡單的對環(huán)境無害的物質(zhì),是很有前景的應(yīng)用方向。單純的TiO2禁帶較寬,可見光的利用率低,光生電子和空穴的復(fù)合率較高,且易轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋钚暂^弱的金紅石結(jié)構(gòu),限制了TiO2材料在光催化領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。本文通過對TiO2的結(jié)構(gòu)調(diào)控和及組分摻雜對TiO2改性,深入研究TiO2的合成方法、微觀結(jié)構(gòu)、光學(xué)、光催化性能及相關(guān)的理論機(jī)制。主要研究內(nèi)容如下：1.以硫脲為S源制備了摻雜的TiO2材料,研究了煅燒溫度、結(jié)晶方式及摻雜量對Ti02的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明,直接水解得到的無定型TiO2經(jīng)煅燒后所得產(chǎn)物物相以銳鈦礦為主。S摻雜的TiO2的光學(xué)性能發(fā)生變化,1：4摻雜的樣品的吸收邊紅移了約50nm,在400-520nm范圍內(nèi)出現(xiàn)二條吸收邊,350-420nm間出現(xiàn)漫反射平臺。經(jīng)400℃煅燒的樣品光催化性能最好,800W汞燈照射下,60min時(shí)幾乎可以分解全部的亞甲基藍(lán)。這得益于該樣品較大的吸附量、銳鈦礦/金紅石復(fù)合相以及S摻雜導(dǎo)致的帶隙紅移。2.以乙酸乙酯為分散劑通過水熱方法制備了由尺寸為8-10nm的納米晶聚集而成的TiO2介孔材料。材料的比表面積達(dá)到了77.32m2/g,孔徑主要分布在4-14nm。銳鈦礦為主要晶型,復(fù)合有少量的板鈦礦。其光催化性能良好,在300W汞燈下70min分解約73%的亞甲基藍(lán)。對該形貌的Ti02進(jìn)行了Co摻雜,較大程度地改變了TiO2的吸光能力,但是摻雜對光催化的作用是負(fù)面的,這可能是因?yàn)镃o的摻雜引入了很多缺陷,增加了電子空穴的復(fù)合率。3.以甲苯和間苯二酚的聚合反應(yīng)所得產(chǎn)物為模板,鈦酸四丁酯為鈦源制備了具有空間骨架結(jié)構(gòu)的TiO2材料,研究了在不同的聚合階段處理?xiàng)l件對TiO2產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)的影響。隨著聚合度增加,樣品中的孔隙直徑增加,顆粒變小,發(fā)展為多孔的骨架結(jié)構(gòu)。對C/TiO2復(fù)合物進(jìn)行不同條件下的除碳處理表明,隨著保溫時(shí)間增長,骨架結(jié)構(gòu)的顆粒大小和孔徑都有所增加,但對光催化性能影響不大。煅燒時(shí)間對樣品的形貌影響較大,隨時(shí)間增長,樣品的孔隙變大,除碳溫度的變化會引起不同程度的C元素的殘留,而導(dǎo)致當(dāng)溫度為400℃時(shí),光催化的效果比較好,90min時(shí)分解約50%的亞甲基藍(lán)。