TiO-,2--膨脹石墨光催化劑的制備及性能研究.pdf

1、本文以鈦酸丁酯為鈦源，膨脹石墨為載體，采用浸漬法制備了一系列光催化劑TiO<,2>/膨脹石墨。在鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇的混合液中加入計(jì)量的Fe(NO<,3>)<,3>·9H<,2>O，混合均勻，再加入可膨脹石墨，浸漬，烘干，焙燒制備了鐵摻雜型催化劑?？疾炝吮簾椒?、停留時(shí)間、焙燒溫度、負(fù)載量等因素對(duì)催化劑性能的影響，并采用XRD、BET、Raman、SEM等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，催化劑在850℃的馬弗爐中自然降溫變溫焙燒時(shí)，隨著

2、催化劑停留時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸出現(xiàn)TiO<,2>銳鈦礦晶型，當(dāng)停留時(shí)間為6 h時(shí)，TiO<,2>銳鈦礦晶型的比例達(dá)到最大，當(dāng)停留時(shí)間為7 h時(shí)，大部分TiO<,2>的高活性銳鈦礦相已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈突钚越鸺t石相；由Raman圖可知，隨著催化劑在馬弗爐中停留時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸出現(xiàn)銳鈦礦晶型的特征峰，當(dāng)停留時(shí)間為6 h時(shí)，銳鈦礦晶型的衍射峰強(qiáng)度達(dá)到最大，這與XRD的衍射結(jié)果相一致。當(dāng)停留時(shí)間為7 h時(shí)，膨脹石墨的結(jié)構(gòu)被破壞；由BET圖可知，膨脹石墨和制

3、得的催化劑均為大孔型結(jié)構(gòu)，而且負(fù)載了TiO<,2>后的膨脹石墨具有更好的吸附性能。對(duì)恒溫焙燒條件下制備的催化劑進(jìn)行了表征，由XRD譜可知，催化劑在馬弗爐中以600℃恒溫焙燒2 h，高活性銳鈦礦相TiO<,2>的比例高，而且膨脹石墨保持著完好的結(jié)構(gòu)；SEM結(jié)果表明，600℃焙燒2 h的催化劑，載體膨脹石墨具有很好的網(wǎng)絡(luò)層狀結(jié)構(gòu)，而在850℃馬弗爐中降溫6 h取出的催化劑，具有更加優(yōu)越發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)樵诟邷叵?，膨脹石墨膨化更完?/p>

4、。本文以光催化降解苯和染料為探針反應(yīng)，通過考察苯和染料的降解率來(lái)評(píng)價(jià)催化劑的性能。 二、催化劑對(duì)苯的降解性能研究本文對(duì)不同催化劑的性能進(jìn)行了研究，以光催化降解空氣飽和苯為探針反應(yīng)，對(duì)不同停留時(shí)間制備的催化劑進(jìn)行考察。結(jié)果表明，催化劑在850℃放入馬弗爐中自然降溫變溫焙燒6 h，催化劑的活性較高，苯的降解率大于60％，且具有很好的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，不同停留時(shí)間制備的催化劑均具有較好的壽命，反應(yīng)100 h后，催化劑的活性幾乎不變

5、；對(duì)不同負(fù)載量的催化劑進(jìn)行了考察，結(jié)果表明，催化劑的負(fù)載量為8％時(shí)具有較好的活性，當(dāng)反應(yīng)物流量為10 ml/min時(shí)，苯的降解率達(dá)到了60％，當(dāng)負(fù)載量繼續(xù)增加時(shí)，催化劑的活性幾乎不變；對(duì)鐵摻雜型催化劑進(jìn)行了考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e摻雜型催化劑在降解苯時(shí)具有明顯的優(yōu)越性，苯的降解率穩(wěn)定在75％左右，摻雜法制備的催化劑具有較好的壽命，反應(yīng)110 h，催化劑的活性保持不變。三、催化劑對(duì)染料的降解性能研究以染料甲基紫，乙基紫，甲基橙的降解為探針反應(yīng)

6、，評(píng)價(jià)了不同焙燒溫度下制備的催化劑的活性。反應(yīng)在自制的不銹鋼暗箱中進(jìn)行。結(jié)果表明，當(dāng)催化劑在600℃的馬弗爐中恒溫焙燒2 h時(shí)，催化劑具有較高的活性。染料甲基紫，乙基紫，甲基橙的脫色率分別達(dá)到98％，98％，96％，表明本文所制備的催化劑對(duì)染料具有很好的脫色性能。從吸附實(shí)驗(yàn)可以看出，所制備的催化劑對(duì)染料具有很好的吸附性能，由于吸附作用染料甲基紫，乙基紫，甲基橙的脫色率分別達(dá)到88％，89％，86％，這與膨脹石墨具有獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)狀孔結(jié)構(gòu)，具