負(fù)載型鈦酸鹽光催化劑的制備與性能研究.pdf

1、本課題主要采用溶膠-凝膠法制備出了SrTiO3和Bi4Ti3O12兩種粉末狀鈦酸鹽光催化劑，對(duì)主要的制備條件進(jìn)行優(yōu)化后，分別以HZSM-5和球體SiO2作為二者的載體，制備負(fù)載型催化劑，并對(duì)影響光催化活性的關(guān)鍵因素進(jìn)行探究，以獲得性能優(yōu)越的負(fù)載型光催化劑，通過(guò)XRD、SEM、FT-IR、BET和BJH以及UV-Vis等表征手段進(jìn)行深入分析，同時(shí)考察不同催化劑在紫外光下對(duì)活性艷紅的降解能力，主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下:
　　(1)XRD結(jié)果表

2、明所制備的SrTiO3中含有少量SrCO3雜相。以不同濃度鹽酸經(jīng)離子交換改性NaZSM-5而制得的HZSM-5作為載體，采用溶膠-凝膠法將SrTiO3負(fù)載在分子篩表面，考察鹽酸濃度對(duì)催化劑催化活性的影響。結(jié)果表明:分子篩有一定的耐酸性，改性和負(fù)載催化劑后均保持原有骨架結(jié)構(gòu);負(fù)載后，SrTiO3均勻包覆于載體表面，二者以物理混合的方式共存;負(fù)載型光催化劑的比表面積較純SrTiO3顯著增加，隨著鹽酸濃度的增加，SrTiO3晶粒尺寸逐漸減小，

3、比表面積先增加后減小。鹽酸濃度為0.3mol/L時(shí)，催化劑比表面積最大，同時(shí)催化劑對(duì)活性艷紅的吸附率和降解率也最高。
　　(2)以0.3mol/L鹽酸改性得到的HZSM-5為載體，制備不同負(fù)載量的xSrTiO3/HZSM-5負(fù)載型催化劑;負(fù)載型催化劑具有較大的比表面積，孔徑分布范圍寬化，集中表現(xiàn)為介孔和大孔結(jié)構(gòu)。隨著負(fù)載量逐漸增加，催化劑晶粒尺寸略有下降，比表面積呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，最佳負(fù)載量為30％，此時(shí)催化劑表現(xiàn)出最佳的吸附性能和

4、光催化活性。
　　(3)于不同煅燒溫度下制備負(fù)載量均為30％的負(fù)載型光催化劑，考察煅燒溫度對(duì)負(fù)載型光催化劑性能的影響，研究表明:煅燒溫度越高，有機(jī)雜質(zhì)和SrCO3的含量越低，有利于純相物質(zhì)的生成;溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致SrTiO3晶粒較大，不利于光催化反應(yīng)，所以確定700℃為最佳煅燒溫度。以0.3mol/L鹽酸改性而得的HZSM-5為載體，經(jīng)700℃煅燒3h制得負(fù)載量為30％的負(fù)載型催化劑具有最佳光催化性能，反應(yīng)速率較純SrTiO3顯著

5、提高，在30min內(nèi)對(duì)活性艷紅的脫色率為54.6％，遠(yuǎn)高于純SrTiO3的10.7％。
　　(4)成功制備出了純相高結(jié)晶度的Bi4Ti3O12和不同負(fù)載量的xBi4Ti3O12/SiO2負(fù)載型光催化劑。結(jié)果表明:載體SiO2為粒徑小于2μm表面光滑的球體;負(fù)載后催化劑包覆在載體表面，與載體間有Ti-O-Si新化學(xué)鍵生成;最佳負(fù)載量為50％，與純Bi4Ti3O12比較，光催化反應(yīng)速率加快，反應(yīng)效率提高，30min內(nèi)對(duì)活性艷紅的降解率