離子液體與表面活性劑聯(lián)合調(diào)控制備TiO2-蒙脫石介孔復(fù)合光催化材料及其性能研究.pdf

1、近年來(lái)，藥品及個(gè)人護(hù)理品(PPCPs)作為一種新興污染物，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)污水處理工藝對(duì)PPCPs的去除效果具有選擇性，而光催化等高級(jí)氧化技術(shù)更加廣譜、高效，是PPCPs降解技術(shù)中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　 TiO2是一種重要的光催化劑，具有較強(qiáng)的光催化活性。但是，TiO2在水中容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致光催化效率降低且難以分離回收。研究發(fā)現(xiàn)，將納米TiO2固定在蒙脫石等粘土材料上可以解決光催化劑的團(tuán)聚問(wèn)題。傳統(tǒng)的納

2、米TiO2/蒙脫石復(fù)合材料通過(guò)離子交換反應(yīng)將鈦的水合陽(yáng)離子[TiO(OH)x]mn+引入蒙脫石層間合成得到鈦柱撐蒙脫石，層間的TiO2晶體生長(zhǎng)受限，粒度過(guò)小且結(jié)晶度較低，光催化活性較差。
　　 因此，本實(shí)驗(yàn)提出一種新的方法將納米TiO2分散固定在蒙脫石的表面上，并利用表面活性物質(zhì)對(duì)納米TiO2結(jié)晶和固定化過(guò)程進(jìn)行調(diào)控。首先，以TTIP作為鈦源，使用疏水性離子液體[Bmim][PF6]輔助非離子型表面活性劑吐溫80合成得到介孔納米

3、TiO2溶膠，利用離子液體與吐溫80組裝形成的復(fù)合膠束，引導(dǎo)TiO2晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有序生長(zhǎng)，提高結(jié)晶度。將合成得到的TiO2溶膠用乙醇稀釋后加入到蒙脫石水懸浮液中反應(yīng)得到納米TiO2/蒙脫石復(fù)合材料。過(guò)程中，離子液體通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)進(jìn)入蒙脫石層間，使得蒙脫石表面由親水變?yōu)槭杷?吐溫80利用其兩親結(jié)構(gòu)，經(jīng)自組裝過(guò)程將TiO2固定在蒙脫石表面。合成得到的復(fù)合材料在煅燒前具有一定的結(jié)晶度(銳鈦礦晶體粒徑3.1nm)和有序的介孔結(jié)構(gòu)(平均孔徑

4、3.841nm)。煅燒過(guò)程中，由于離子液體提高了材料結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性，在一定程度上抑制了晶體粒徑的過(guò)度增加（銳鈦礦晶體粒徑6.1nm），防止了介孔結(jié)構(gòu)的坍塌(平均孔徑4.806nm)，控制了TiO2銳鈦礦晶型向金紅石晶型的轉(zhuǎn)變（轉(zhuǎn)變溫度升高至800℃）。
　　 將合成得到的納米TiO2/蒙脫石復(fù)合材料用于降解水中的苯扎貝特(一種典型的PPCPs)，考察了復(fù)合材料的吸附和光催化性能。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)合成的鈦改性蒙脫石對(duì)苯扎貝特有明顯的