核殼結(jié)構(gòu)界面光催化劑的制備及其吸附性研究.pdf

1、光催化可以直接利用太陽光作為光源來驅(qū)動反應(yīng)、無污染、反應(yīng)條件溫和,是一種理想的環(huán)境污染治理技術(shù)和清潔能源的生產(chǎn)技術(shù)。
　　 在各種光催化劑中,二氧化鈦以其無毒、價(jià)廉、光催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的二氧化鈦光催化劑通常使用懸浮相催化,盡管其降解效率較高,但同時(shí)存在催化劑難以分離回收和反應(yīng)必須施加機(jī)械攪拌的問題。此外,當(dāng)溶液為渾濁相時(shí),光催化劑吸收的光量子數(shù)勢必減少,導(dǎo)致光催化劑反應(yīng)速率降低。目前常用的解決

2、方法是將催化劑負(fù)載在有機(jī)或者無機(jī)載體上,但是載體的使用具有很大的局限性,嚴(yán)重限制了化學(xué)活性種在物質(zhì)間的傳輸。
　　 本論文制備了一種中空型界面光催化劑,并將其應(yīng)用在界面光催化體系中,從而有效地解決了懸濁體系和負(fù)載體系的不足。通過對界面光催化劑的合成工藝,反應(yīng)機(jī)理,光催化降解有機(jī)物以及界面光催化劑的一些特性方面進(jìn)行了探討。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 以商用P25型TiO2和正硅酸乙酯(TEOS)為原料,利用水熱法和溶膠

3、凝膠法制備出具有核殼中空結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合光催化劑(TiO2
　　 SiO2),并在此基礎(chǔ)上采用硅烷偶聯(lián)劑對核殼中空粒子進(jìn)行表面烷基化處理,制備出了一種能漂浮在液面的界面型光催化劑(TiO2
　　 SiO2-O)。論文考察了不同溫度和偶聯(lián)劑對其表面性質(zhì)和光催化活性的影響,從而確定了制備工藝的最佳條件。
　　 通過對界面光催化劑進(jìn)行長時(shí)間的紫外光照,考察了界面光催化劑的光穩(wěn)定性及其光催化活性,結(jié)果表明,TiO2由于自身

4、的強(qiáng)氧化性會使接枝在表面的有機(jī)基團(tuán)發(fā)生降解,而TiO2
　　 SiO2-O由于有機(jī)疏水基團(tuán)是接枝在表層的SiO2上,避免了TiO2與有機(jī)疏水基團(tuán)的直接接觸,有效的保護(hù)了表面疏水基團(tuán),因此在紫外光照射下,TiO2
　　 SiO2-O粒子能穩(wěn)定存在,而外層的多孔性硅能使有機(jī)物分子進(jìn)入到中空層內(nèi)部,并進(jìn)行有效的光催化反應(yīng)。
　　 相界面催化是多相光催化體系的一種新概念,本論文通過對界面光催化體系的研究,考察了界面光催化

5、劑在體系中的催化效率。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的懸浮體系和負(fù)載體系相比,界面光催化劑能平鋪于液面,并且無需攪拌就能參與反應(yīng),該體系大大拓展了TiO2的應(yīng)用范圍。
　　 通過界面光催化劑對各種不同染料的吸附性測試,研究了界面光催化劑的選擇性吸附現(xiàn)象,結(jié)果表明,界面光催化劑對陽離子染料具有很強(qiáng)的吸附性,而對陰離子染料的吸附性較弱,這種吸附性與染料的表面電荷及其分子結(jié)構(gòu)有著一定的關(guān)系。這種特異性的選擇吸附對于光催化的進(jìn)行有著重要的影響,并且在