晶面协同TiO2的制备及其可见光催化特性

摘要：

以不同氟化物为晶面控制剂,采用超声辅助-溶胶凝胶法制备{001}和{101}晶面协同的F-TiO2,借助XRD、TEM和EDS表征其物相结构、微观形貌和元素组成,通过改变氟化物种类和添加量确定F-TiO2的最佳制备条件,并探讨其可见光催化过程中的主要活性物种及作用机理,研究关键反应参数对F-TiO2光催化活性的影响.结果表明,引入NH4F、NaF和HF可调控TiO2沿{001}、{101}晶面生长,同时F掺杂能够增大材料的比表面积,制备所得材料的光催化性能均高于纯TiO2.但在NaBF4调控下合成的TiO2为锐钛矿/金红石/Na3TiF6三相共存的半导体耦合结构,可见光催化活性显著下降.当NH4F添加量为0.1 g时,材料显示出最强的光催化性能,可见光照射60 min后RhB的降解率为97.24％,矿化率达78.39％.降解反应符合一级反应动力学规律,速率常数为0.1321 min-1.通过自由基捕获实验和ESR测试发现,h+、·OH均以关键活性因子参与F-TiO2的可见光催化过程.F-TiO2光催化活性增强主要归因于{001}和{101}晶面的协同作用和表面异质结的形成,其能有效提高光催化反应过程中光生电子空穴对的分离和迁移效率.在可见光照射下,适当增加催化剂投加量,降低RhB初始浓度,控制溶液为中性环境,可显著提高材料的降解速率.

关键词：氟化物、晶面协同TiO2、超声辅助-溶胶凝胶法、晶面调控、可见光催化

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分类号：X703(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金;浙江省公益性技术应用研究计划;浙江省自然科学基金;浙江省一流学科开放基金;浙江万里学院科研创新团队资助项目

在线出版日期：2022-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：51-60