Cu掺杂TiO_2纳米管可见光催化矿化甲苯

采用低温水热法制备氢钛酸管,通过吸附-煅烧法制备Cu掺杂TiO_2纳米管(Cu-TNT)催化剂.利用X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)和电化学测试手段对样品进行表征,并进行平面波赝势密度泛函理论(DFT)计算.结果表明,样品中Cu/Ti原子比接近理论值,Cu掺杂进入TiO_2晶格内部,诱发催化剂可见光活性.掺Cu后,Cu 3d轨道和O 2p轨道杂化形成价带顶,价带负向偏移,样品禁带宽度减小为2.50-2.91 eV,具有可见光响应.以甲苯为模型污染物研究催化剂对挥发性有机化合物(VOCs)的催化去除和矿化效果.未掺杂的TNT可见光催化活性较差;Cu掺杂量超过0.1%(Cu/Ti原子比)时,样品催化活性也减弱;Cu掺杂量为0.1%的催化剂具有最佳可见光催化氧化能力,7 h内甲苯的去除率达77%,甲苯的矿化率达59%.