氮摻雜二氧化鈦分子印跡光催化劑的制備及其在可見(jiàn)光下的選擇性光催化研究.pdf

1、為了改善 TiO2在可見(jiàn)光下對(duì)低濃度、高毒性有機(jī)污染物的選擇光催化活性，將摻雜改性與分子印跡技術(shù)結(jié)合成為目前研究熱點(diǎn)之一。本文分別采用兩種分子印跡技術(shù)制備了氮摻雜 TiO2分子印跡光催化劑?？疾炝酥苽錀l件，并對(duì)篩選的樣品進(jìn)行了XRD、TEM、BET、UV-Vis DRS、FT-IR、XPS等表征；結(jié)合可見(jiàn)光條件下對(duì)目標(biāo)降解物水楊酸和對(duì)比降解物苯甲酸、甲基橙的降解效果及動(dòng)力學(xué)研究，討論了氮摻雜 TiO2分子印跡光催化劑在可見(jiàn)光下的選擇催化

2、活性及其機(jī)理。
　　采用表面分子印跡技術(shù)，以溶膠-凝膠法制備的摻氮TiO2為基質(zhì)、水楊酸為模板分子、甲基丙烯酸為功能單體、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二異丁腈分別為交聯(lián)劑和引發(fā)劑制備了摻氮 TiO2分子印跡聚合物N-TiO2-MIP。N-TiO2-MIP的最佳制備條件為功能單體甲基丙烯酸與模板分子SA摩爾比為4:1、基質(zhì)摻氮TiO2與模板分子SA摩爾比為3:1、反應(yīng)時(shí)間為12h。表面分子印跡過(guò)程在摻氮TiO2表面形成的有機(jī)聚合物層沒(méi)

3、有改變摻氮 TiO2的銳鈦礦晶型，但使粒徑從12.8nm增大為16.4nm，粒徑分布均勻且分散性良好；表面分子印跡形成了大量孔徑為2.2nm的小孔，使回滯環(huán)形狀由基質(zhì)的IUPAC中IV型H2改為H4型，孔分布由基質(zhì)的正態(tài)分布變?yōu)槌?.2nm最可幾孔徑外3~8nm范圍內(nèi)的平均分布，比表面積明顯增大為基質(zhì)的1.7倍；氮摻雜引起N-TiO2-MIP光吸收帶邊紅移，表面分子印跡使光吸收強(qiáng)度減弱。在可見(jiàn)光下對(duì)水楊酸的降解率為72.6％，且對(duì)水楊酸

4、、甲基橙、苯甲酸的降解動(dòng)力學(xué)研究中選擇性系數(shù)在1.1~1.7之間，具有良好的選擇性。
　　以水楊酸為模板分子，鈦酸丁酯為鈦源和功能單體，尿素為氮源，采用改進(jìn)的分子印跡溶膠-凝膠技術(shù)制備摻氮TiO2分子印跡光催化劑N-TiO2-SA。3:1的鈦酸丁酯與水楊酸摩爾比為 N-TiO2-SA的最佳條件。所制備樣品為分散性良好的10~20nm銳鈦礦相，分子印跡增大了粒徑；改進(jìn)的分子印跡溶膠-凝膠技術(shù)沒(méi)有改變基質(zhì)的回滯環(huán)類(lèi)型和孔徑分布，但比表

5、面積增大為1.3倍；XPS檢測(cè)到N1s峰，因?yàn)榈獡诫s引起N-TiO2-SA光吸收帶邊向可見(jiàn)光區(qū)移動(dòng)。在可見(jiàn)光下對(duì)水楊酸的降解率為90.6%，且對(duì)水楊酸、甲基橙、苯甲酸的降解動(dòng)力學(xué)研究中降解速率常數(shù)之差分別為2.0和2.5，表現(xiàn)出良好的選擇性。
　　兩種制備方法的性能比較結(jié)果顯示，在摻氮 TiO2基質(zhì)表面形成的有機(jī)聚合物，即阻礙了污染物與基質(zhì)的接觸，又減弱了基質(zhì)受光激發(fā)的幾率，致使表面分子印跡技術(shù)所制備的樣品可見(jiàn)光活性低于分子印跡溶