釩摻雜改質二氧化鈦光催化性能探討
班級：四環四 A 指導教授：林文崇
專題組員：黃一峰 4960N061 黃志堅 4960N028 鍾雀惠 4960N003 呂秉翰 4960N024
中華民國 100 年 5 月
摘要
為了解決全球能源危機和環境污染的嚴重增加，催化技術應用於各個領域。
近年來有許多學者致力於研究以半導體材料作為光觸媒，經由紫外光的激發，針 對空氣及水中不易分解的有機污染物進行異相光催化反應。故本研究探討以光催 化的方法分別將水中的染料－亞甲基藍破壞、降解。
本研究應用溶膠─凝膠法，添加不同莫耳比例的 V、Sr 金屬離子，以配製出 改質二氧化鈦粉末，以使二氧化鈦的光吸收特性由紫外光的吸收範圍轉移到可見 光範圍，來增進光觸媒於可見光的照射下對亞甲基藍的分解效力。
結果得知以 V/Ti = 0.05 在 600 ℃下煅燒和 Sr/Ti = 0.005，在 750 ℃下煅 燒之改質二氧化鈦比未改質二氧化鈦性能來的佳！經紫外光-可見光光譜分析，明 顯都有往可見光的吸收範圍移動，並在本研究系統中可經由十小時可見光的照 射，分別將水中 20 ppm 的亞甲基藍破壞降解。
關鍵詞：染料，二氧化鈦，可見光，光觸媒，溶膠-凝膠。
目錄
頁數
中文摘要 --- 3
目錄 --- 4
表目錄 --- 6
圖目錄 --- 7
一、 緒論--- 9
1.1 前言--- 9
1.2 研究目的及內容--- 10
1.2.1 研究目的--- 10
1.2.2 研究內容--- 10
二、 實驗方法與步驟--- 11
2.1 實驗藥品--- 11
2.1.1 染料結構式--- 12
2.2 實驗儀器--- 12
2.3 實驗裝置--- 13
2.4 二氧化鈦光觸媒之配製--- 14
2.4.1 二氧化鈦粉末的配製--- 14
2.4.2 經摻雜之二氧化鈦的配製--- 16
2.5 二氧化鈦物性分析--- 17
2.5.1 X光繞射儀(XRD)--- 17
2.6 二氧化鈦光觸媒之光催化實驗--- 17
2.6.1 直接光解--- 17
2.6.2 光催化實驗--- 17
三、 實驗方法與步驟--- 18
3.1 直接光解--- 18
3.2 自製二氧化鈦性能探討--- 19
3.2.1物性分析 --- 19
3.2.2 純二氧化鈦之光催化降解實驗--- 20
3.2.2.1純二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降解--- 20
3.3 改質之二氧化鈦性能探討--- 21
3.3.1 V/Ti--- 21
3.3.1.1物性分析 --- 21
3.3.1.2改質二氧化鈦之光催化降解實驗--- 24
3.3.1.3改質二氧化鈦對不同染料之光催化降解實驗--- 26
3.3.2.1物性分析--- 28
3.3.2.2改質二氧化鈦之光催化降解實驗--- 31
四、 結論--- 33
參考文獻--- 34
表目錄
頁數 表2.1 實驗儀器列表--- 12
圖目錄
頁數
圖2.1 亞甲基藍結構式--- 12
圖2.2 溶膠凝膠法合成光觸媒裝置--- 13
圖2.3 二氧化鈦光催化反應裝置--- 13
圖2.4 23W日光燈的波長分佈--- 14
圖2.5 二氧化鈦粉末之配製流程--- 15
圖3.1 亞甲基藍水溶液直接光解實驗結果--- 18
圖3.2 純二氧化鈦於不同溫度下煅燒2小時後之XRD圖--- 19
圖3.3 不同溫度煅燒後之純二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降解比較--- 20
圖3.4 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.01)於不同溫度下煅燒後之XRD 圖--- 21
圖3.5 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.2)於不同溫度下煅燒後之XRD 圖--- 22
圖3.6 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.005)於不同溫度下煅燒後之XRD ---圖 23 圖3.7 不同VOSO4添加量改質二氧化鈦於600 ℃下煅燒2小時後之XRD圖--- 23
圖3.8 V/Ti = 0.01 以不同溫度煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光 催化降解比較--- 24
圖3.9 以不同V/Ti比600 ℃煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化 降解比較--- 25
圖4.1 以不同V/Ti，在不同溫度下煅燒2小時後，之改質二氧化鈦對水中亞 甲基藍光催化降解比較--- 26
圖4.2 V/Ti=0.05 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖--- 26
圖4.3 V/Ti=0.01 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖--- 27
圖4.4 V/Ti=0.01 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖--- 27
圖4.5 V/Ti=0.09 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖--- 27
圖4.6 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.01)於不同溫度下煅燒 後之XRD--- 28
圖4.7 不同SrCl2‧6H2O添加量改質二氧化鈦於750 ℃下煅燒2小時之XRD圖- 29 圖4.8 添加SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.05)於不同溫度下煅燒後 之XRD--- 29
圖4.9 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.09)於不同溫度下煅燒 後之XRD--- 30 圖4.10 添加SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.005)於不同溫度下煅燒
後之XRD--- 30 圖4.11 Sr/Ti = 0.01以不同溫度煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光 催化降解比較--- 31 圖4.12 以不同Sr/Ti，在不同溫度下煅燒2小時後，之改質二氧化鈦對水中亞甲 基藍光催化降解比較--- 31 圖4.13 以不同Sr/Ti比以750 ℃煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化 降解比較--- 32
第一章 緒論
1.1 前言
近年來由於世界各國經濟發展迅速，隨著科技與工業的蓬勃發展，人類對環境 品質的要求、能源使用量及污染物產生也日益增加；除了在污染預防方面積極發 展低污染的製程和產品外，在污染物處理方面亦投入相當多的資源進行研究。光 觸媒在環境淨化上的能力開始受到重視，起始於日本東京大學的藤山鳥昭教授所 提出光觸媒的研究。
為了解決全球能源危機和環境污染的嚴重增加，催化技術應用於各個領域。
近年來有許多學者致力於研究以半導體材料作為光觸媒，經由紫外光的激發，針 對空氣及水中不易分解的有機污染物進行異相光催化反應。藉由半導體受光激發 之後產生電子電洞對，再經由一連串的連鎖反應生成具高氧化能力的氫氧自由基 攻擊有機污染物，將污物礦化成不具危害性的化合物。大部分的學者都選用二氧 化鈦作為光觸媒，光觸媒是一個有前途的方法，其中二氧化鈦在環境應用裡被證 實是一個有效的光觸媒，因為它具有強大氧化能力、無毒性、高穩定性及價格便 宜等優點。
但二氧化鈦的缺點在於其能帶隙較寬，只能利用紫外光範圍的能量，而太陽 光到達表面時，其所含97%的可見光卻無法被二氧化鈦利用，因此，開發出具有可 見光吸收能力的二氧化鈦，為光觸媒實際應用上最大的助益，故近年來引起許多 學者研究不同的技術來對二氧化鈦進行改質。
1.2 研究目的及內容 1.2.1 研究目的
目前製備TiO2光觸媒的方式有很多，例如：溶膠-凝膠法、水熱法、化學汽 相沈積法、陽極氧化法、真空濺鍍法、含浸法、沉澱法、噴霧熱解法等多種，其 中以前者最為方便簡單，且溶膠-凝膠法具有操作成本低、分散性較佳且容易摻雜 金屬離子的優點。
為了提升光觸媒光催化降解污染物的效率，本研究應用溶膠-凝膠(sol-gel method)，以配製出二氧化鈦粉末，而參考許多學者的研究，再添加不同莫耳比例 的V4+、Sr2+ 金屬離子以改質二氧化鈦粉未，期改進光吸收特性由紫外光的吸收範 圍轉移到可見光範圍，盼能夠增進光觸媒對亞甲基藍水中染料於可見光照射下順 利降解。
1.2.2 研究內容
本研究利用溶膠凝膠法製備金屬改質型光觸媒，並利用XRD(晶型變化)儀器 進行觸媒的特性分析。
在光觸媒催化活性實驗中，選擇亞甲基藍做為污染物，光源選擇Philips省電 日光燈(23 W)進行光催化反應，評估製備得到之純TiO2光觸媒及添加過渡金屬改質 之TiO2光觸媒對亞甲基藍的降解效率，並探討添加不同莫耳比例V、Sr 金屬離子後 之光催化能力，以找出最佳之金屬離子摻雜量。
第二章 實驗方法與步驟
2.1 實驗藥品
異丙氧基鈦 titanium tetraisopropoxide：Ti(OC3H7)4 , ACROS , 98 % 乙 醯 丙 酮 a c e t y l a c e t o n e ： H3C C O C H2C O C H3 , T E D I A , 9 9 . 8 % 異 丙 醇 2 - p r o p a n o l ： ( C H3)2C H O H , T E D I A , 9 9 . 8 % 聚 乙二 醇 100 0 ： p o lyeth yle ne g lyc o l 100 0 ： SHO WA , 試藥 一級 鹽 酸 h y d r o c h l o r i c a c i d ： H C l , 日 本 試 藥 工 業 株 式 會 社 , E . P . 氧化鍶 strontium chloride, 6-hydrate crystal : SrCl2‧6H2O , 99.2%, J.T.Baker
硫 酸 氧 釩 v a n a d i u m ( I V ) s u l f a t e o x i d e h y d r a t e : V O S O4· , Strem –Chemicals
亞 甲基 藍 m ethylen e b l ue ：C1 6H1 8N3ClS ‧nH2O , K och- Lig ht , G .R
2.1.1 染料結構式
圖2.1 亞甲基藍結構式
2.2 實驗儀器
儀器 廠牌 規格
紫外光可見光光譜儀 Jasco V550
桌上型真空凍結乾燥機 Eyela FD-5N
泛用型高速離心機 Hermle Z323
低溫循環水槽 TKS RCB412
高溫爐 Ney VULCAN TM3-550
可見光燈 Philips Helix-23W
電磁加熱攪拌器 Corinig PC320
XRD PAN alytical
表2.1 實驗儀器列表
2.3 實驗裝置
圖2.2 溶膠凝膠法合成光觸媒裝置
圖2.3 二氧化鈦光催化反應裝置
可見光光源
磁石攪拌器
遮光板
冷凍循環水槽
磁石加熱攪拌器 溫度計
冷凝管
日 光 燈
波 長 (nm)
200 400 600 800 1000
a .u .
圖2.4 23W日光燈的波長分佈
2.4 二氧化鈦光觸媒之配製 2.4.1 二氧化鈦粉末的配製
本 實 驗 以溶 膠 凝 膠法製 備 奈 米級 二 氧 化鈦光 觸 媒 ，分 別 以 異丙氧 基 鈦 Ti[(OC3H7)]4為前驅物，異丙醇(IPA)為溶劑，乙醯丙酮(AcAc)為螯合劑，鹽酸當作 觸媒，其實驗步驟如下:
(1) 將乙醯丙酮、異丙氧基鈦(莫耳比1:2)和異丙醇(20 mL)依序加入反應器中，
並利用磁石攪拌使其混和均勻。
(2) 再將PEG(MW=1000)添加至混合溶液中，並以磁石攪拌使其能完全溶解。
(3) 添加2N鹽酸至混合溶液中。
(4) 緩緩加入去離子水(5 mL)於混合溶液，並持續攪拌。
(5) 將反應溫度控制在50~60 ℃之間，迴流2小時。
(6) 利用冷凍乾燥法使合成後之凝膠溶液轉變為乾凝膠。
(7) 將乾凝膠以瑪瑙研缽研磨後，放置高溫爐煅燒，每分鐘升溫10 ℃，到煅燒溫 度後維持恆溫煅燒2小時。
(8) 煅燒後再以研缽研磨即可得到二氧化鈦粉末。
其實驗流程如圖2.5所示：
圖2.5 二氧化鈦粉末之配製流程
異丙氧基鈦 乙醯丙酮
異丙醇(20 mL)
溶膠-凝膠 去離子水(5 mL) 聚乙二醇(PEG)
二氧化鈦粉末 煅燒 冷凍乾燥
鹽酸(2 N)
2.4.2 經摻雜之二氧化鈦的配製
依照製備二氣化鈦流程進行合成，另在合成過程中添加不同比例的VOSO4、 SrCl2‧6H2O，控制V/Ti、Sr/Ti原子莫爾比為0.005、0.01、0.05、 0.09及0.2，
來對二氧化鈦進行摻雜改質。實驗步驟如下：
(1) 將乙醯丙酮、異丙氧基鈦和異丙醇(20 mL)依序加入反應器中，並利用磁石攪 拌使其混和均勻。
(2) 再將PEG(MW=1000)添加至混合溶液中，並以磁石攪拌使其能完全溶解。
(3) 添加2 N鹽酸至混合溶液中。
(4) 添加不同比例的VOSO4、Cu(NO3)2‧2.5H2O或SrCl2‧6H2O於混和溶液中。
(5) 緩緩加入去離子水(5 mL)於混合溶液，並持續攪拌。
(6) 將反應溫度控制在50~60 ℃之間，迴流2小時。
(7) 利用冷凍乾燥法使合成後之凝膠溶液轉變為乾凝膠。
(8) 將乾凝膠以瑪瑙研缽研磨後，放置高溫爐煅燒2小時，每分鐘升溫10 ℃，到 煅燒溫度後開始煅燒。
(9) 煅燒後即可分別得到經釩、銅或鍶摻雜改質之二氧化鈦粉末。
2.5 二氧化鈦物性分析
2.5.1 X光繞射儀(XRD)
主要是應用X光在晶體中的繞射原理，是一種光經晶體面折射所造成之波幅加 成及干涉作用，所以當X光照射晶體時，只有在某些特定的入射角才會出現繞射 波，這主要是決定於晶體的形狀、大小及對稱性，因此X光繞射圖譜可做為基本晶 體之鑑定。
2.6 二氧化鈦光觸媒之光催化實驗 2.6.1 直接光解
光在光化學反應中被視為一種反應物，以能量的型式與環境中的物質作用並 生成產物，不添加任何光觸媒使其直接與光反應即為直接光解，以直接光解 (direct photolysis)的作用分解有機物，本實驗為了探討光觸媒對亞甲基藍分解 效率之研究，因而以直接光解實驗為背景實驗。
實驗步驟：
(1) 取 20 ppm 的亞甲基藍水溶液 300 mL 以可見光照射，並以磁石攪拌，反應 溫度控制在 25 ℃。
(2) 每小時取樣分析一次，以紫外光－可見光分光光譜儀進行吸光度的分析。
2.6.2 光催化實驗
在光催化實驗中，二氧化鈦因可見光的照射，在觸媒表面或水溶液中產生氫 氧自由基，直接攻擊破壞染料分子，因此光催化實驗可以有效的評估光觸媒的光 催化活性。實驗步驟：
(1) 取 20 ppm 的亞甲基藍水溶液 300 mL 加入 0.2 g 的二氧化鈦粉末，並充分 攪拌之。
(2) 以可見光燈泡照射，反應溫度控制在 25 ℃。
(3) 每小時取樣一次，將水樣置入離心機中，以轉速 5500 rpm 離心10分鐘。
(4) 離心後取上層液以紫外光－可見光分光光譜儀進行吸光度的分析。
第三章 實驗方法與步驟
3.1 直接光解
將20 ppm 之亞甲基藍水溶液300 mL 置於反應器中，溫度控制在25 ℃，不添 加二氧化鈦粉末，直接以可見光照射，進行光分解實驗。結果如圖3.1所示，在10 小時可見光的照射下，亞甲基藍濃度幾乎沒有變化(僅分解掉0.63 %)，故在異相 光催化之過程中，亞甲基藍的直接光解效應可以忽略。
0 2 4 6 8 10
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
C/Co
Time(h)
圖3.1 亞甲基藍水溶液直接光解實驗結果
3.2 自製二氧化鈦性能探討 3.2.1 物性分析
(1) XRD分析
純二氧化鈦於550 ℃、600 ℃、650 ℃、700 ℃、750 ℃不同溫度下煅燒後 以XRD分析如圖4.2所示，可看出在不同煅燒溫度下，以600 ℃之XRD圖所呈現的銳 鈦礦強度較強，而650 ℃時，已有金紅石晶相的產生，700 ℃時已幾乎呈金紅石 晶相。
圖3.2 純二氧化鈦於不同溫度下煅燒2小時後之XRD圖
3.2.2 純二氧化鈦之光催化降解實驗
3.2.2.1 純二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降解
純二氧化鈦，經550 ℃、600 ℃、750 ℃煅燒2小時後，對水中亞甲基藍進行 光催化降解反應，結果如圖3.3所顯示以600 ℃煅燒後之純二氧化鈦則有較好的效 果。在本研究系統中經由十小時可見光的照射，可將水中20 ppm 的亞甲基藍破壞 降解掉25.91 %。
0 2 4 6 8 10
0.7 0.8 0.9 1.0
C /C o
Time (h)
550℃
600℃
750℃
圖3.3 不同溫度煅燒後之純二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降解比較
3.3 改質之二氧化鈦性能探討 3.3.1 V/Ti
3.3.1.1 物性分析
(1) XRD 分析
添加VOSO4於二氧化鈦中(V/Ti = 0.01)，於不同溫度下煅燒後以XRD分析如圖 4.7所示，可看出在不同煅燒溫度下，以600 ℃之XRD圖所呈現的銳鈦礦強度較強，
而超過650 ℃時，已有金紅石晶相的產生，700 ℃時已幾乎呈金紅石晶相，因此 後續之加V4+改質二氧化鈦性能之探討，其配製皆在600 ℃下進行煅燒。
圖3.4 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.01)於不同溫度下煅燒後之XRD圖
添加不同V/Ti莫耳比例VOSO4於二氧化鈦中，在600 ℃煅燒後以XRD分析如圖 3.5 所示，可看出在不同莫耳比例添加下，以V/Ti=0.01 之XRD圖所呈現的銳鈦礦 強度較強，而V/Ti=0.05 時，已有金紅石晶相的產生，V/Ti=0.09 時已幾乎呈金 紅石相。
圖3.5 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.2)於不同溫度下煅燒後之XRD圖
圖3.6 添加 VOSO4 改質二氧化鈦(V/Ti = 0.005)於不同溫度下煅燒後之XRD圖
圖3.7 不同VOSO4添加量改質二氧化鈦於600 ℃下煅燒2小時後之XRD圖
3.3.1.2改質二氧化鈦之光催化降解實驗
以V/Ti = 0.01 改質二氧化鈦粉末，經300 ℃、400 ℃、500 ℃、600℃、650
℃、700 ℃下煅燒2小時後，對水中亞甲基藍進行光催化降解反應，結果如圖4.17 所示，不管使用在何種溫度下煅燒所得之光觸媒，亞甲基藍的濃度會隨著光照射 時間越長降解效果越好，其中又以600 ℃煅燒後之改質二氧化鈦具有較好的效 果，如圖3.8所示。
0 2 4 6 8 10
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
300 ℃ 400℃
500 ℃ 600 ℃ 650℃
700 ℃
C /C o
Time (h)
圖3.8 V/Ti = 0.01 以不同溫度煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降 解比較
如圖3.9所示，經600 ℃煅燒後之改質二氧化鈦，其對水中 20 ppm 之亞甲基 藍光催化反應之，如表4.2所示，光催化效果以V/Ti = 0.05最好，其次是V/Ti = 0.09 而V/Ti = 0.005最差。以V/Ti = 0.05比例光催化效果最好，而V/Ti = 0.09、V/Ti
= 0.2 趨勢明顯越來越差，可能是摻雜V4+的量太多，成為電子與電洞的再結合中 心，使得電子與電洞的再結合速率增加，因而導致光催化活性的下降。
經改質之二氧化鈦比未改質之二氧化鈦在可見光的照射下光催化效果佳，其 原因為摻雜V4+之二氧化鈦在可見光區均有吸收強度，因此經改質之二氧化鈦光催 化活性均有達到被可見光催化的目的。
0 2 4 6 8 10
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
C /C o
Time (h)
V/Ti=0.005 V/Ti=0.01 V/Ti=0.05 V/Ti=0.09 V/Ti=0.2
圖3.9 以不同V/Ti比600 ℃煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降解比 較
3.3.1.3改質二氧化鈦對不同染料之光催化降解實驗
以V/Ti = 0.05 改質二氧化鈦粉末，經600℃下煅燒2小時後，對水中亞甲基 藍進行光催化降解反應，結果如圖4.1所示，亞甲基藍的濃度會隨著光照射時間越 長降解效果越好(降解83.39%)。
圖4.1 以不同V/Ti，在不同溫度下煅燒2小時後，之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍 光催化降解比較
(2)TEM分析
圖4.2 V/Ti=0.05 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖
圖4.3 & 圖4.4 V/Ti=0.01 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖
圖4.5 V/Ti=0.09 摻雜量改質之二氧化鈦，所作TEM圖
3.3.2 Sr/Ti 3.3.2.1物性分析 (1) XRD分析
添加SrCl2‧6H2O於二氧化鈦中(Sr/Ti = 0.01)，於不同溫度下煅燒後以XRD 分析如圖4.6所示，可看出在不同煅燒溫度下，以750 ℃之XRD圖所呈現的銳鈦礦 強度較強，而超過800 ℃時，已有些微金紅石晶相的產生，900 ℃時已幾乎呈金 紅石晶相，因此後續之加Sr 2+改質二氧化鈦性能之探討，其配製皆在750 ℃下進行 煅燒。
圖4.6 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.01)於不同溫度下煅燒後之XRD
添加不同Sr/Ti莫耳比SrCl2‧6H2O於二氧化鈦中，在750 ℃煅燒後以XRD分析如 圖4.7 所示，可看出在不同添加比例下，以Sr/Ti =0.005之XRD圖所呈現的銳鈦礦 強度較強，而Sr/Ti=0.2時，已有金紅石晶相的產生。
圖4.7 不同SrCl2‧6H2O添加量改質二氧化鈦於750 ℃下煅燒2小時之XRD圖
圖4.8 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.05)於不同溫度下煅燒後之XRD
圖4.9 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.09)於不同溫度下煅燒後之XRD
圖4.10 添加 SrCl2‧6H2O改質二氧化鈦(Sr/Ti = 0.005)於不同溫度下煅燒後之XRD
3.3.2.2改質二氧化鈦之光催化降解實驗
以Sr/Ti = 0.01改質二氧化鈦粉末，經400 ℃、500 ℃、600℃、700 ℃、750
℃、800 ℃、850 ℃下煅燒2小時後，對水中亞甲基藍進行光催化降解反應，結果 如圖4.43 所示，不管使用在何種溫度下煅燒所得之光觸媒，亞甲基藍的濃度會隨 著光照射時間越長降解效果越好，其中又以750 ℃煅燒後之改質二氧化鈦具有較 好的效果，如圖4.11所示。
0 2 4 6 8 10
0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
400℃
500℃
600℃
700℃
750℃
800℃
850℃
C /C o
Time (h)
圖4.11 Sr/Ti = 0.01以不同溫度煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降 解比較
圖4.12 以不同Sr/Ti，在不同溫度下煅燒2小時後，之改質二氧化鈦對水中亞甲基 藍光催化降解比較
如圖4.13所示，經750 ℃煅燒後之改質二氧化鈦，其對水中 20 ppm 之亞甲基 藍光催化反應之，以Sr/Ti = 0.005比例光催化效果最好，而隨著Sr/Ti添加量越 多，趨式明顯越來越差，可能是摻雜Sr2+的量太多，成為電子與電洞的再結合中心，
使得電子與電洞的再結合速率增加，因而導致光催化活性的下降。
經改質之二氧化鈦比未改質之二氧化鈦在可見光的照射下光催化效果佳，其 原因為摻雜Sr2+之二氧化鈦在可見光區均有吸收強度，因此經改質之二氧化鈦光催 化活性均有達到被可見光催化的目的。
0 2 4 6 8 10
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
Sr/Ti=0 Sr/Ti=0.005 Sr/Ti=0.01 Sr/Ti=0.05 Sr/Ti=0.09 Sr/Ti=0.2
C /C o
Time (h)
圖4.13 以不同Sr/Ti比以750 ℃煅燒後之改質二氧化鈦對水中亞甲基藍光催化降 解比較
第四章 結論
1. 經 V4+改質之二氧化鈦，以 600 ℃煅燒有最好的光催化活性，其中又以 V/Ti = 0.05 製得之光觸媒光催化效果最好，可將水中 20 ppm 的亞甲基藍破壞降解掉 89.26 %。而 V/Ti = 0.09、V/Ti = 0.2 製得者活性越來越差，應是摻雜 V4+的量 太多，成為電子與電洞的再結合中心，使得電子與電洞的再結合速率增加，因 而導致光催化活性的下降。
2.經 V4+摻雜之二氧化鈦的粒徑會變小、比表面積變大。
3.經 Sr2+改質之二氧化鈦，以 750 ℃煅燒有最好的光催化活性，其中 又以 Sr/Ti
= 0.005 製得之光觸媒光催化效果最好，可將水中 20 ppm 的亞甲基藍破壞降解 掉 39.75 %。而 Sr/Ti = 0.005、Sr/Ti = 0.01、Sr/Ti = 0.09 及 Sr/Ti = 0.2 製得者活性越來越差，可能是摻雜 Sr2+的量太多，成為電子與電洞的再結合中心，
使得電子與電洞的再結合速率增加，因而導致光催化活性的下降。
4.經 Sr2+摻雜之二氧化鈦的粒徑會變小、比表面積變大。
5.針對不同水中染料之降解，亞甲基藍之脫色以釩改質 TiO2效果最佳，在 V/Ti=0.05 時可達 89.26 %；在 Sr/Ti=0.005 時可達 9.11 %。
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