酸改性纳米TiO2降解模拟污染物的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com酸改·眭纳米TiO：降解模拟污染物的研究刘红．等酸改性纳米TiO2降解模拟污染物的研究刘红，刘潘，．李晶，辜孔良(武汉科技大学化工与资源环境学院，武汉430081)摘要：用溶胶一凝胶法制备了酸改性纳米二氧化钛，并用XRD、UV—vis等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征，I时以lIJ基橙为模拟污染物，评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能，发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体。并从酸改性的样品中筛选出了光催化潘f生最好的粉体，以光催化降解苯酚为模型反应，确立丁降解的最优条件。关键词：酸改性；纳米TiO；光催

2、化活性；甲基橙；苯酚中图分类号：X132文献标识码：A文章编号：1003—65O4(2【】O6)(J5—0021一n3纳米TiO。是一种性能优良、用途很广的半导体材浅黄色TiO凝胶，其中各试剂的摩尔比为n(Ti(OCM．)料，作为光催化剂在大气、水环境有机污染物降解方4)：n(EtOH)：n(NH(OC2H5)2)：n(H2O)=1：26．5：1：1。TiO2凝面有着广阔的应用前景。但从实际应用和商业化方胶经真空干燥箱]oo~c下干燥5h后，放入马弗炉内，在面考虑，二氧化钛光催化剂的活性必须进一步提高500℃热处理2h，取出自然冷却至室温，研磨即得到和改进。近

3、年来，有不少研究者尝试通过阴、阳离子TiO2纳米粉体。掺杂、表面贵金属沉积和半导体复合等办法，以期提(2)酸改性纳米TiO粉体的制备。在上述步骤制高二氧化钛的光催化活性J。但是，通过在母液中添得的未改性TiO2湿凝胶母液中分别用浓盐酸、浓硝加酸调节其pH值，以提高TiO光催化剂光催化活性酸和冰醋酸调节母液pH值，再经干燥、热处理和研的研究鲜见报道。本文以钛酸丁酯为原料，在溶胶一磨制得。’凝胶法的基础上通过盐酸、硝酸和醋酸改性，制备了．(3)光催化活性实验方法。光催化潘眭实验是通具有高光催化活性和小品粒尺寸的纳米二氧化钛光过300W的高压汞灯照射TiO。粉体与甲

4、基橙(或苯酚)催化剂，并进行了物性分析测试及研究了光催化活溶液所形成的悬浮液以降解水溶液中的甲基橙(或苯性，发现改性后纳米二氧化钛粉体的光催化活性大酚)完成的。具体过程为：将一定量的TiO2~eA体加入装大高于普通溶胶一凝胶法制备的未改性纳米二氧化有100mL甲基橙溶液，质量浓度为25mg／L，吸光度为钛粉体的光催化活性。然后，以活性最好的改性粉体A1．218(或】00mL苯酚溶液，质量浓度为lOmg／L，吸为催化剂，确立了光催化降解苯酚的最优条件。光度为A．1=0．634)的烧杯中，再将烧杯放人自制光催化反应器中进行光催化实验，溶液面距紫外光源6cm，光1实

5、验部分源波长范围为320~400nm，溶液深度约为1．5cm，反应1．1实验仪器及试剂过程中水溶液用磁力搅拌器不断搅拌，光催化活性通300W高压汞灯、85—2型恒温磁力搅拌器、uV一过表观速率常数k(k=ln(AJA)／t)来表示。754型紫外分光光度计、马弗炉、KQ2200E型超声清洗●2物性分析测试器、DZF-6021型真空干燥箱、HZG41／B—PC型x射线衍射仪(东德)、U一3010型紫外可见分光光谱仪(美国)。2．1XRD分析Ti(OC4H9)、NH(C2I-I4OH)2、C2H,~OH、浓盐酸、浓硝从图l改性前后纳米Ti0体的xRD图谱看出，酸酸、

6、冰醋酸(均为分析纯)。处理前后纳米TiO。粉末均显示出明显的锐钛矿相衍1．2实验方法射峰。但经酸处理后衍射峰强度有所增强，峰的宽度变(1)未改性纳米TiO。粉体的制备。在搅拌下将一窄，说明改性后样品的晶化程度得到提高，结晶更完定量的钛酸丁酯[Ti(OC4H。)]溶于无水乙醇中，接着整。同时根据Sherrer公式计算得出Ti0粉体在酸处理加入二乙醇胺以抑制钛酸丁酯水解，待溶液混合均匀前后晶粒的大小分别为26nm(未改性)和16nm(醋酸改后，再逐滴滴人体积比为H。O：C。HsOH=1：10的乙醇水性)、16．2rim(盐酸改性)。良好的混晶结构和较小的晶溶液，经

7、超声振荡20min，得到稳定、均匀、清澈透明的粒尺寸会使改性后TiO。粉体的光催化活性提高。‘2．2UV—vis漫反射分析作者简介：刘红(1964一)，女，副教授。硕士，主要从事工业水处理研究根据改性后TiO纳米晶的紫外一可见漫反射光谱(电话)027—86481028电子信箱)rickle000@sina．corn。·2l·维普资讯http://www.cqvip.com‘琵尉：酗矗第29卷第s期2006年5月改性的纳米TiO粉体，分别在母液的pH=7．0、5．0及8．0时光催化活性最高。以上现象可以从pH值对TiO晶型的影响来分析。从结晶化学角度看二氧化钛负

8、离子配位多面体生长基元都是[TiO6]