论文摘要
介孔材料有很多独特的性质,自美国Mobil公司科研人员首次报导合成了M41系列介孔材料以来,介孔材料就以其孔径小、比表面积大等特点在吸附、催化等诸多领域展现出了巨大的应用价值,迅速引起了国际材料科学界及其相关领域的极大关注。TiO2是一种重要的半导体光催化材料。针对光催化反应,介孔TiO2具有大的比表面积能有利于有机物吸附,并加快反应的进行,介孔TiO2特有的孔道结构也利于反应物和产物的扩散,对催化活性的提高起到积极的作用。纳米TiO2的禁带宽度为3.2eV,属于宽禁带材料,只能被波长较短的紫外光激发,而太阳光谱中的紫外光部分大约仅占5%,导致太阳光进行光催化分解的效率会比较低,实际应用中利用价值不高。因此研究人员做了很多工作对TiO2进行掺杂改性,以提高其光催化性能。在参考了国内外介孔材料以及掺杂研究领域的最新进展后,将合成具有介孔结构的钨掺杂二氧化钛作为本论文的研究内容。本论文研究了焙烧温度,焙烧时间,掺杂比例等合成条件对钨掺杂介孔二氧化钛的影响,并进行了光催化实验,探讨光催化性能。根据研究的内容将本论文分为两个部分:1.介孔TiO2材料的合成、表征及光催化实验。本文以TiCl4为原料,以十二烷基硫酸钠（SDS）为模板剂,采用水热法制备出形貌结构规则的介孔TiO2材料。TG-DTA、XRD、TEM、SEM分析证明,样品中模板剂的最佳去除温度为450℃;样品的N2吸附-脱附等温曲线形状为LangmuirⅣ型,是典型的介孔结构吸附脱附等温线;XRD分析证明,随着温度的升高,晶型从锐钛矿相向金红石相转变;TEM形貌观察,样品为均匀分散的球形颗粒,粒径为10-20nm左右,颗粒之间排列出无序孔道;光催化实验发现,介孔TiO2的光催化性能比纳米TiO2粉末大大提高,在太阳光下照射40min后,此介孔TiO2材料对酸性红3R染料溶液的降解率可达到95%以上。2.介孔TiO2-WO-3纳米复合材料的合成及其光催化性能研究。以TiCl4和NaWO4·2H2O为原料,以十二烷基硫酸钠（SDS）为模板剂,采用水热法,制备了介孔TiO2-WO-3纳米复合材料。同时发现W元素加入量对于复合粉体的光催化性能有很大影响。TEM图可以看到,样品粒子基本为球形,约为20nm。光催化实验发现W的掺杂量为2%时光催化效果最好。