摻雜TiO2/硅藻土界面微結構特徵及對光催化活性的影響

《摻雜TiO2/硅藻土界面微結構特徵及對光催化活性的影響》是依託吉林大學，由蔣引珊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：摻雜TiO2/硅藻土界面微結構特徵及對光催化活性的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：蔣引珊
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

本項研究針對礦物負載型光催化劑的最佳化機制，探討以硅藻土、蛋白石頁岩的非晶態二氧化矽為載體，負載摻雜二氧化鈦的低維光催化劑，獲得在可見光下激發的高效光催化複合材料。在對硅藻土、蛋白石頁岩活化和修飾前後的化學組成、表面結構、孔的形態、表面羥基及酸中心研究基礎上，探索礦物與光催化半導體界面複合效應對低維摻雜二氧化鈦的結晶相形成與晶型轉變、摻雜離子占位與陽離子配位、光激發效能、載流子的形成與電子空穴複合等特徵，查清載體的性狀對負載光催化半導體的影響規律，由此探討非晶態矽質礦物載體與光催化劑之間界面耦合效應對光催化材料可見光回響效能和穩定性的影響機制。本項目的研究從載體的效能去探求提高光催化材料功能途徑，為利用天然礦物結構特點構築新型功能材料得出可行性的科學論據。其研究成果也為其他晶態礦物載體的效能開發奠定基礎，對促進天然礦物的高值化開發與高效能利用具有重要的理論價值與實際意義。

結題摘要

本課題在進行硅藻土、蛋白石頁岩的表面處理和界面結構與性能研究基礎上，探討了表面複合光催化劑的界面微結構對光催化劑活性的影響。針對蛋白石含量高的長白產硅藻土、嫩江產蛋白石頁岩和脫鋁粉煤灰形成的非晶態矽質原料為載體進行研究。採用不同氣氛煅燒、酸鹼處理硅藻土和蛋白石，並在不同條件下在其表面負載二氧化鈦、磷摻雜二氧化鈦、複合氧化物型鎢酸鉍等光催化劑，探討複合效果的各種影響因素。在此基礎上分析非晶態二氧化矽界面效應對光催化劑的影響規律與作用機制。研究結果證實，不同類型非晶態二氧化矽載體均使其表面負載的銳鈦礦相二氧化鈦穩定溫度範圍向高溫拓展，為高溫條件下銳鈦礦的製備提供了有利條件。不同氣氛下熱處理磷摻雜二氧化鈦，缺氧條件下具有更高的光催化活性，通過XPS測試證實其中含有較多的T3+離子存在，改變了晶體表面原子價態和分布，提高了關翠花性能。在與不同種非晶態二氧化矽表面複合的光催化劑，均能有效控制晶粒尺度，減少團聚，並有效實現光催化劑固載，易於實現光催化劑回收利用。同時，在非晶態二氧化矽載體的界面作用下，可以進一步促進半導體表面原子價態多變，表面原子分布改變，改善了電荷傳輸性，最佳化了光催化劑的顆粒形態，由此提高了光催化劑的穩定性和活性。該課題完成研究論文16篇，公開發表和待發表論文14篇（其中SCI 8篇，EI 6篇），申請國家發明專利4項，已授權3項。參與該課題研究的碩士博士論文8份、本科畢業論文13份。