磁性顆粒負(fù)載納米TiO-,2-光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、納米二氧化鈦以其價(jià)廉、無(wú)毒、催化活性高、穩(wěn)定性好、耐光腐蝕等優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛關(guān)注。但是由于TiO2的量子產(chǎn)率低，光響應(yīng)范圍窄，太陽(yáng)能利用率低，催化劑分離回收困難等缺點(diǎn)限制其實(shí)際應(yīng)用。本文針對(duì)納米二氧化鈦粉體催化劑分離回收難的問(wèn)題，選擇具有大的比表面積和易于磁分離的磁性納米粉體為載體，采用溶膠凝膠法制備了一系列磁性納米光催化劑，并通過(guò)堿土金屬離子摻雜改性來(lái)拓展TiO2的光譜響應(yīng)范圍，提高對(duì)太陽(yáng)光的利用率。以磁性顆粒負(fù)載的銳鈦礦納米二氧化鈦

2、為原料采用水熱法制備了具有大比表面積的鈦酸鹽納米管磁性復(fù)合材料。利用VSM、XRD、TEM、DRS、SEM等技術(shù)，研究了磁性光催化劑的結(jié)構(gòu)與催化性能之間的關(guān)系，以亞甲基藍(lán)為模擬污染物考察了催化劑的光催化性能。
　　 采用溶膠-凝膠法制備了磁性顆粒SiO2/MeFe2O4(SM，Me=Ni、Co、Co0.64Zn0.36)負(fù)載的復(fù)合光催化劑TiO2/SiO2/NiFe2O4(TSN)、TiO2/SiO2/CoFe2O4(TSC)和

3、TiO2/SiO2/Co0.64Zn0.36Fe2O4(TSCZ)。研究表明，TSN、TSC、TSCZ均具有亞鐵磁性，易于通過(guò)磁場(chǎng)分離，具有良好的回收性能和重復(fù)使用性。SiO2中間層的引入極大地提高了復(fù)合光催化劑的光催化性能。光催化結(jié)果顯示，TSN的紫外光催化性能最佳，TSCZ的可見(jiàn)光催化性能最佳。
　　 采用溶膠-凝膠法制備了堿土金屬離子(M2+)摻雜的磁載復(fù)合光催化劑M2+-TSN(M2+=Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba

4、2+)，系統(tǒng)研究了堿土金屬離子摻雜對(duì)TSN催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，M2+摻雜引起TiO2吸收邊帶紅移，M2+摻雜進(jìn)入晶格后引起晶格畸變，使粒徑變小，Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+的最佳摻雜量分別為1.0％、1.0％、0.8％、0.8％。光催化實(shí)驗(yàn)顯示，堿土金屬離子摻雜提高了TiO2的可見(jiàn)光催化活性，Ba2+摻雜后樣品在可見(jiàn)光區(qū)對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率比TSN提高近2倍。
　　 采用水熱法合成了負(fù)載磁性顆粒的鈦酸鹽納米管磁性復(fù)

5、合材料(MTNT)，考察了制備條件對(duì)MTNT形貌、組成、磁性和催化性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，水熱反應(yīng)溫度和NaOH濃度對(duì)MTNT的形成有著顯著的影響。MTNT主要組成為Na0.8H1.2Ti3O7。由于SiO2在強(qiáng)堿溶液中的溶解，MTNT的磁性比原料有所增強(qiáng)。在400～500℃煅燒后，鈦酸鹽納米管轉(zhuǎn)化為TiO2納米管。光催化結(jié)果顯示，煅燒后的MTNT活性增強(qiáng)。在可見(jiàn)光催化降解亞甲基藍(lán)廢水時(shí)，受體系pH的影響很小，MTNT的加入量為原料的1/

6、3時(shí)，對(duì)亞甲基藍(lán)的脫色率提高近2倍。
　　 采用水熱法合成了Ba2+摻雜的鈦酸鹽納米管磁性復(fù)合材料(Ba2+-MTNT)?？疾炝薆a2+摻雜對(duì)MTNT的性能的影響。Ba2+摻雜對(duì)MTNT的形貌沒(méi)有明顯影響，Ba2+摻雜加速了水熱反應(yīng)速率，提高了MTNT的熱穩(wěn)定性。Ba2+摻雜增大了納米管的比表面積，提高了納米管的可見(jiàn)光催化性能。Ba2+-MTNT具有良好催化性能，在可見(jiàn)光催化降解亞甲基藍(lán)廢水時(shí)，受體系pH的影響很小，催化劑加入量