1、TiO_2 基復合光催化劑的合成及其降解揮發性有機化合物的應用在降解揮發性有機化合物（VolatileOrganic Compounds,VOCs）、凈化室內空氣方面 , 基于半導體的光催化氧化技術具有廣泛的應用前景。TiO2材料廉價無毒、儲量豐富、理化性質穩定、催化活性高, 在光催化氧化技術中備受青睞。但是將 TiO2材料應用于室內空氣凈化仍存在著一些局限性, 例如 : 禁帶寬度（ 3.03.2eV ）較大 , 光響應范圍窄 , 對太陽光或其它室內光源的吸收利用率低 ; 光生電子和空穴復合率高 , 量子效率低 ; 且光催化劑對空氣中的污染物氣體分子的吸附性有待提高。針對以上幾個問題 , 本課

2、題選擇應用廣泛的商業二氧化鈦 P25 為原料 , 以拓展可見光響應范圍、減少光生載流子復合率和提高催化劑吸附性能為目的 , 從綠色環保、經濟實惠的角度出發 , 分別采用Fe2O3和碳量子點對 TiO2進行改性 , 制備可見光下光催化活性提高的復合光催化劑, 并探索其在降解 VOCs、凈化空氣中的應用。研究內容如下 : （ 1）通過浸漬 - 煅燒的方法在 TiO2顆粒表面原位生長納米 Fe2O3,構筑Fe2O3/TiO2異質結半導體復合材料。通過研究該復合材料的形貌結構、化學價態及吸光特性等, 可知Fe2O3與 TiO2以化學鍵方式結合牢固, 使TiO2表面晶格產生了一定程度的畸變, 且Fe2O

3、3的引入在 TiO2的能帶結構中形成中間能級使半導體禁帶寬度減小, 對可見光的吸收率增加。另一方面 ,Fe2O3作為窄禁帶半導體 , 自身能夠被可見光激發產生光生載流子, 與 TiO2半導體構成異質結后光生載流子的分離效率也有所提高。 通過在家用熒光燈下測試復合材料光催化降解流動相乙醛和鄰二甲苯氣體可知 ,Fe2O3/TiO2 復合材料與商業二氧化鈦P25 相比 , 光催化降解效率均提高。但是在光降解乙醛的實驗中, 復合材料出現了失活現象, 這可能與中間產物乙酸的積累導致Fe2O3被腐蝕有關。 而在光降解鄰二甲苯的實驗中 , 復合材料表現出優異的光催化活性及良好的穩定性。本研究比較了 Fe2O

4、3/TiO2復合材料對不同流動相 VOCs的光降解作用并研究其相關機制, 為其在空氣凈化中的應用提供了新的視角。（2）通過用具有上轉換發光特性的碳量子點對TiO2進行表面修飾 , 以實現提高 TiO2基光催化劑的可見光催化活性。在實驗中意外地發現 , 與碳量子點復合之后 ,TiO2 中產生了Ti3+ 離子缺陷態 , 復合材料的紫外可見吸收邊發生紅移, 對可見光吸收增強 ;Ti3+ 離子的存在還有助于吸附O2, 而催化劑表面的吸附氧可以捕獲光生電子, 促進光生載流子分離。 其次 , 碳量子點具有優異的電學性能和光學性能 , 碳量子點本身的光學特性能夠促進復合材料對可見光的吸收利用 , 并且還能充當電子受體捕獲TiO2中形成的光生電子 , 從而抑制光生載流子的快速復合。另外 , 實驗中證明由于碳量子點具有高比表面積以及含氧官能團, 使得復合材料對有機污染氣體的吸附性能大大提高。在光催化降解流動相乙醛氣體的實驗中 , 碳量子點 /TiO2 復合材料與商業二氧化鈦 P25 相比 , 對乙醛的降解性能明顯提升 , 并且在可見光下也具