凹凸棒黏土-SnO2-TiO2复合材料的制备及其光催化性能.pdf

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1、第27卷第1期应用化学Vo1．27No．12010年1月CHINESEJ0URNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJan．2010凹凸棒黏土-SnO2·TiO2复合材料的制备及其光催化性能张莉莉吕伏建刘建全汤超。汪信(。江苏省低维材料重点建设实验室，淮阴师范学院淮安；南京理工大学材料化学实验室南京210097)摘要以凹凸棒黏土(Att)为基体，通过原位溶胶一凝胶工艺，将SnO一TiO：复合氧化物负载于凹凸棒黏土表面制备凹凸棒黏土复合型光催化剂(Att—SnO．TiO)。采用XRD、BET、TEM等分析测试技术对产

2、物进行了表征。结果表明，SnO：一TiO复合氧化物均匀地负载于凹凸棒黏土表面，其平均粒径约10nm；经过复合氧化物负载改性后，凹凸棒黏土的表面形貌得到明显改善，产物的负载效果好、比表面积大。以光催化降解甲基橙为探针，研究了凹凸棒黏土复合光催化剂的光催化性能。结果表明，凹凸棒黏土复合光催化剂显示出优异的光催化性能，其光催化活性顺序为Att—SnO2一TiO2>Att—SnO2>Att—TiO2。以性能较佳的Att—SnO：一TiO：为催化剂光降解甲基橙30min，结果表明，甲基橙的降解率达99％。实验表明，Att—SnO

3、一TiO：复合光催化剂可重复利用。关键词SnO一TiO，光催化，凹凸棒黏土，负载，溶胶一凝胶法’中图分类号：0647；TQ050．4文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)01-0063-06凹凸棒石黏土(简称凹土，Att)是一种以凹凸棒石为主要成分的天然非金属粘土矿物，具有独特层链状结构的晶质水合镁铝硅酸盐矿物，比表面积大、化学稳定性好、吸附能力强等特征¨。但是，凹土的利用存在利用率低、技术含量小等缺点，因此，拓展应用范围是目前凹凸棒土研究领域的热点和难点。由于凹凸棒黏土是一种值得重视的吸附剂和催化剂载

4、体材料，其在环境废水治理方面已有较多的应用研究。j，主要是通过无机或有机的方法对凹土进行改性，增大凹土的比表面积或改变其表面的亲疏水性质，以实现其对有机污染物或重金属离子的吸附。但是，这一方法的最大问题在于它只吸附污染物料，不破坏其结构，不能实现对污染物的深度降解；同时，吸附量有限，难以实现现场再生。Vujishima等发现TiO具有光解水制氢能力以来，随着人们对锐钛矿型TiO：的不断深入研究，已发现半导体光催化材料在解决环境污染方面显示出巨大的潜力。但是，光催化材料面临两大关键问题：一是催化活性不高和量子效率较低；二

5、是不能被可见光激活。另外，光催化剂对污染物的吸附性差、难以固定、回收、重复利用等问题都制约了其应用。增强光催化活性和合成可见光活性光催化材料是当前解决光催化剂问题的基本思路，将污染物迅速吸附在半导体材料表面，加快降解反应速率，也是提高半导体光活性的重要手段。目前，已有许多以活性碳、硅藻土、蒙脱土等吸附材料为载体，制备性能高效的光催化材料¨。将价格低廉的凹土作为催化剂载体，在其表面复合TiO：颗粒¨，用于染料废水处理，结果发现其具有较好的降解性能。但由于TiO：的能隙较大，其降解率有限，不能实现对污染物的深度降解。本文利

6、用半导体耦合机理，在凹土表面负载一层SnO一TiO半导体复合氧化物，充分利用凹土优异的吸附性能，既解决了催化剂的担载、吸附难题，又将不同能级半导体光催化剂复合起来，将会大大提高光催化剂的催化性能，而且催化剂易于分离、回收利用。该技术的特点是操作方便、成本低，为制备高效光催化材料提供了一条新途径。．2oo9-ol-o4收稿，2009-05．18修回江苏省高校科研成果产业化推进项目(JH08—31)、江苏省教育厅自然科学基金(07KJB430010)、中国博士后基金(20060400941)、江苏省博士后基金(060200

7、3A)、淮安市科技(HAG08072)资助项目，淮阴师范学院大学生创新训练计划通讯联系人：汪信，男，教授，博士生导师；E—mail：wxin@public1．ptt．js．O13；研究方向：纳米材料化学应用化学第27卷1实验部分1．1试剂和仪器凹凸棒粘土(0．074mm，江苏盱眙澳特邦非金属矿有限公司)，HC1、钛酸正丁脂为化学纯试剂，氨水、氯化亚锡、甲基橙均为分析纯试剂。ARLXTRA型x射线粉末衍射仪(瑞士ARL公司)，Cu靶Kct(A=0．15406nm)，在5。～60。连续扫描；JEM-2100型JEOL透射电

8、子显微镜(日本电子)；CouherSA3100型比表面分析仪(美国贝克曼库尔特)，测试样品预先在120℃脱气2h；XPA系列光化学反应仪(江苏南京胥江机电厂)。1．2复合光催化剂的制备称取5g凹土(0．074mm)加入200mL去离子水中，搅拌促使其分散，用倾泻法除去沉降在底部的泥沙，超声2h，制成凹凸棒土悬浊溶液，备用。控制凹土