磷掺杂缺陷型二氧化钛的水凝胶合成及对甲醛的降解性能

摘要

[目的]高效、低成本地治理装修涂料所释放的甲醛是改善室内空气质量的关键和难点。[方法]以次磷酸和缺陷型TiO₂水溶胶为原料，通过湿化学氧化还原法制备了不同磷掺杂量的TiO₂。利用X射线衍射（XRD）、氮气物理吸脱附、拉曼光谱、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱、电化学测量等技术手段对光催化剂的组成、结构和光电化学性质进行表征。根据带隙数据和莫特-肖特基曲线，探讨了磷掺杂TiO₂光催化降解甲醛的机理。[结果]以Ti元素与次磷酸的物质的量比为1∶1所制备的磷掺杂TiO₂在紫外光下催化降解甲醛的性能最优，2 h内甲醛的降解率达到90.8%，是未使用催化剂时的45倍和使用未改性Ti O₂时的4.5倍。由于磷元素的引入，材料的光响应能力增强，比表面积增大，光生载流子的分离和传递加快，光催化性能显著提高。[结论]磷掺杂Ti O₂材料具有成本低、效率高、易于生产、环境友好等优点，在空气净化方面具有较大的应用潜力。

关键词

二氧化钛 / 磷掺杂 / 缺陷 / 涂料 / 甲醛 / 降解