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混晶纳米TiO_2的制备及其光催化降解有毒有机污染物

范晓慧 | -> | 626| 1| 925.419MB |板钛矿TiO2,可控制备,光催化,降解

范晓慧 范晓慧 | 文档量 |浏览量5360

摘要:以无定形TiO2沉淀为前驱体,在水热条件下得到了含板钛矿(121) 相混晶纳米TiO2,考察了水热反应的温度和时间等因素对含板钛矿型TiO2光催化活性的影响. 采用XRD、TEM 对制备的TiO2进行初步表征,并结合光催化(λ ≤ 387 nm) 降解有机染料的光活性探针反应. 结果表明,水热温度为150℃ ,时间为24 h 时,可制得具有较高光催化活性的纳米TiO2,其纳米尺寸为14. 20 nm,板钛矿相含量63. 6% ,锐钛矿含量为36. 4% . 光催化实验中跟踪研究了其对染料酸性桃红( sulforhodmineB,SRB) 的褪色及2,4-DCP 的降解情况,并对降解中间产物H2O2、·OH进行跟踪测定,实验结果表明板钛矿相混晶TiO2的光催化主要涉及·OH氧化历程,光照射9 h 对SRB 和2,4-DCP 的矿化氧化分别达到89% 和78% ,循环5 次光催化降解SRB 实验,催化剂表现出较好的稳定性,催化性能无明显变化.
    TiO2是一种环境污染治理和洁净能源技术中极具潜力的催化材料,高性能TiO2的制备是全世界研究的热点. TiO2是一种多晶型化合物,在自然界中存在金红石、锐钛矿和板钛矿3 种物相[1,2]. TiO2的3 种晶型结构中金红石相是唯一稳定的晶相,而锐钛矿相和板钛矿相都为TiO2
的低温相,是亚稳定的,它们经过高温热处理后都转变为金红石相[3].纳米材料的晶格结构对材料的性能影响较大,由于用人工方法不易制备单一相的板钛矿型TiO2,有关其结构和性能及光催化活性和应用研究文献报道很少[4],因此有关晶格对板钛矿的影响也将是有待讨论的问题. 过去一般认为3 种晶相中锐钛矿的光催化活性最优,但板钛矿近年来受到了广泛的重视,有理论研究认为在3 种晶相中板钛矿在Femi 能级附近的DOS( density of states) 值最高,因而板钛矿可能具有最高的光催化效率[5 ~ 7]. 另有研究表明,板钛矿型TiO2的光催化性质与锐钛矿型TiO2相近,也可用于光催化和环境治理等领域. 因此,探索制备板钛矿相TiO2的合成方法及研究其光催化特性具有重要意义[4,8]. 本研究以Ti( SO4)2和NaOH 制得的无定型TiO2沉淀为前驱体,在水热条件下得到了含板钛矿型TiO2粉末,考察了水热反应的温度和时间等因素对板钛矿型TiO2光催化活性的影响. 利用XRD、TEM 对制备的TiO2进行初步表征,以光催化降解有机染料酸性桃红( sulforhodmine B,SRB) 为光活性探针反应,筛选制备具有较高光活性的板钛矿型TiO2
的反应条件. 光催化实验中跟踪了染料的褪色及降解情况,对中间产物H2O2、·OH进行了跟踪测定,实验结果表明板钛矿型TiO2的光催化主要涉及·OH氧化历程,其光催化特性与锐钛矿型TiO2
相近,也可用于光催化等领域.
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