稀土-TiO-,2--沸石三元光催化劑的制備及其光催化性能的研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重，利用半導(dǎo)體光催化劑來(lái)催化降解有機(jī)物的研究已成為熱點(diǎn)。TiO<,2>作為一種活性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、對(duì)人體無(wú)害的半導(dǎo)體，是理想的光催化劑。TiO<,2>作為光催化劑時(shí)，常使用懸浮體系。懸浮體系雖然簡(jiǎn)單方便，與反應(yīng)物接觸充分，光解效率較高，但因?yàn)門(mén)iO<,2>顆粒極為細(xì)小，使用中存在著難以回收、容易中毒，且當(dāng)溶液中存在高價(jià)陽(yáng)離子時(shí)，催化劑不易發(fā)散等缺點(diǎn)。負(fù)載后的TiO<,2>雖然催化活性稍有降低，但并不影響實(shí)際應(yīng)用，并能

2、克服上述不足，當(dāng)使用較為先進(jìn)的負(fù)載技術(shù)或(和)光化學(xué)反應(yīng)器時(shí)，甚至?xí)@得更高的催化效率。稀土元素由于具有獨(dú)特的4f核外電子結(jié)構(gòu)，并由此產(chǎn)生多樣的電子能級(jí)，適當(dāng)?shù)膿诫s能提高TiO<,2>的光催化能力。 實(shí)驗(yàn)選用HCl活化的斜發(fā)沸石作為T(mén)iO<,2>的載體，通過(guò)溶膠-凝膠法制備了稀土元素?fù)诫s的、沸石負(fù)載的、具有較高穩(wěn)定性的TiO<,2>三元光催化劑。使用IR、TG—DSC、XRD和SEM等手段對(duì)其進(jìn)行了表征。以太陽(yáng)光為光源，光降解甲

3、基橙的實(shí)驗(yàn)表明，稀土元素?fù)诫s量為0.5％wt時(shí)，光催化的效果達(dá)到最高。400℃熱處理3h的光催化劑樣品，其上負(fù)載的TiO<,2>為含有少量金紅石相的銳鈦礦相混晶，對(duì)甲基橙具有較高的分解速率。反應(yīng)體系的溫度越高，甲基橙最終分解率也越大。溶液初始濃度對(duì)光催化效果有一定的影響：光催化劑對(duì)較高濃度的甲基橙分解效果差。溶液的pH值為5時(shí)，光催化對(duì)甲基橙的分解效率最高。對(duì)于沸石負(fù)載的TiO<,2>光催化劑，其對(duì)不同有機(jī)物的光催化效果也不同，有機(jī)物的

4、分子量和表面電荷最終決定光催化的效果。作為比較，實(shí)驗(yàn)采用微波輻射法制備了光催化劑樣品，通過(guò)催化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，微波輻射法是一種較好的制備沸石負(fù)載TiO<,2>光催化劑的方法，輻射時(shí)間為20min的樣品光催化效果和400℃熱處理3h樣品的差距不大，且該方法快速，節(jié)省能源，但其制備過(guò)程中如何精確地控制樣品水量有待進(jìn)一步研究。實(shí)驗(yàn)采用H<,2>O<,2>光化學(xué)催化氧化法實(shí)現(xiàn)光催化劑的活化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：光催化劑活化后，其催化分解甲基橙的能力基本上能