凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性

《凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第２７卷第６期应用化学Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．６２０１０年６月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹＪｕｎｅ２０１０３＋Ｆｅ掺杂ＴｉＯ／凹凸棒复合光催化剂的２制备和光催化活性敏世雄王芳魏立强王永生安红钢吴冬青（河西学院化学系西部资源环境化学重点实验室张掖７３４０００）３＋３＋摘要用酸催化溶胶凝胶法制备了Ｆｅ掺杂ＴｉＯ２／凹凸棒（ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ）复合光催化剂，对其结构、微３＋观形貌、光吸收性能和可见光下的光催化性能进行了表征。ＸＲＤ和ＴＥＭ测试结果表明，ＦｅＴｉＯ

2、２／ＡＴＰ具有较好的热稳定性，经４５０℃热处理后的ＡＴＰ晶体结构基本保持不变，锐钛矿ＴｉＯ２均匀的分布在ＡＴＰ表面，３＋ＴｉＯ２颗粒之间无团聚，且平均粒径小于纯ＴｉＯ２。ＵＶＶｉｓＤＲＳ测试结果表明，Ｆｅ的掺杂可明显增强复合光催３＋化剂对可见光的吸收，光响应范围拓展到了整个紫外可见光区。在可见光下，ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ复合光催化剂３＋对亚甲基蓝具有很好的催化降解活性。ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ的反应速率常数分别为ＴｉＯ２／ＡＴＰ、Ｐ２５和纯ＴｉＯ２的１３７、４８３和６５１倍。复合光催化

3、剂的沉降性能优于纯ＴｉＯ２和Ｐ２５，易于分离。３＋关键词Ｆｅ掺杂，ＴｉＯ２／凹凸棒，复合光催化剂，可见光，亚甲基蓝，光催化降解中图分类号：Ｏ６４３文献标识码：Ａ文章编号：１００００５１８（２０１０）０６０７０００５ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１０．９０３５０半导体ＴｉＯ２通过光催化反应能有效的分解多种有机污染物，且具有无毒、催化活性高、稳定性好以［１］［２，３］及抗光腐蚀能力强等特点，采用金属离子掺杂可进一步提高其光催化活性，在环境治理方面展现出广阔的应用前景。但纳米级

4、ＴｉＯ２在反应结束后难以分离和回收，使该技术的应用受到了一定的限制。近年来，人们将ＴｉＯ２负载于具有良好吸附性能的惰性载体上制成负载型光催化剂，使ＴｉＯ２光催化技术［４～６］进一步实用化。凹凸棒（Ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ，ＡＴＰ）是一种具有链层状晶体结构的镁铝硅酸盐粘土矿物，晶体［７］中存在发达的孔道结构，比表面积大，有很强的吸附能力，已广泛应用于环境污染物的处理。改性ＴｉＯ２负载于凹凸棒表面制成的复合材料将兼具改性ＴｉＯ２的光催化性能和凹凸棒的吸附性能。本文采用３＋３＋酸催化溶胶凝胶法制备了Ｆ

5、ｅ掺杂ＴｉＯ２／凹凸棒（ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ）复合光催化材料，并采用ＸＲＤ、ＴＥＭ和ＵＶＶｉｓ漫反射光谱（ＤＲＳ）测试技术对复合光催化材料进行了表征。在可见光条件下，以亚甲基蓝（ＭＢ）的光催化降解反应，研究了复合光催化材料的光催化性能，并与ＴｉＯ２／ＡＴＰ、纯ＴｉＯ２和Ｐ２５进行了比较分析。１实验部分１．１试剂和仪器钛酸四正丁酯（Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４），无水乙醇，ＦｅＣｌ３·６Ｈ２Ｏ，浓ＨＮＯ３，亚甲基蓝（ＭＢ），以上试剂均为分［８］析纯。水为二次蒸馏水；凹凸棒（ＡＴＰ）用前采用重力沉降法提

6、纯，焦磷酸钠为分散剂；ＴｉＯ２（德国２Ｄｅｇｕｓｓａ公司），其中Ｐ２５锐钛矿为８０％，金红石为２０％；比表面为５０ｍ／ｇ。ＲＵ２００Ｂ型Ｘ射线衍射仪（日本Ｒｉｇａｋｕ公司），ＣｕＫα辐射，管流１００ｍＡ，管压４０ｋＶ，扫描范围５°～８０°，扫描速率１０°／ｍｉｎ；ＪＥＭ１２００ＥＸ型透射电子显微镜（日本电子公司），样品用无水乙醇分散；２００９０５１８收稿，２００９１０１２修回河西学院西部资源环境化学重点实验室面上基金资助项目（ＸＺ０７０６）通讯联系人：敏世雄，男，讲师；Ｅｍａｉｌ：

7、ｍｓｘｗｆ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；研究方向：纳米半导体光催化３＋第６期敏世雄等：Ｆｅ掺杂ＴｉＯ２／凹凸棒复合光催化剂的制备和光催化活性７０１ＳｈｉｍａｄｚｕＵＶ２５５０型紫外可见光谱仪（日本岛津）；７２１型分光光度计（上海精密科学仪器厂）。３＋１．２ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ复合光催化材料的制备采用酸催化的溶胶凝胶法制备。将４２５ｍＬＴｉ（ＯＣ４Ｈ９）４在搅拌下缓慢加入到３０ｍＬ无水乙醇中，搅拌３０ｍｉｎ得黄色透明溶液。将５６７ｇ纯化ＡＴＰ分散到上述溶液中得到溶液Ａ，继续搅拌分散１ｈ。

8、将３＋００５ｍｏｌ／Ｌ的Ｆｅ水溶液２５ｍＬ加入到由１０ｍＬ无水乙醇、３ｍＬ蒸馏水和０３ｍＬ的浓ＨＮＯ３形成的３＋混合溶液中（扣除由Ｆｅ水溶液带入的水体积），形成透明溶液Ｂ。在剧烈的搅拌下将溶液Ｂ与溶液Ａ３＋３＋混合，搅拌３ｈ，形成Ｆｅ掺杂ＴｉＯ２／ＡＴＰ溶胶，陈化２ｄ，在８０℃下烘干，得ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ复合材料的３＋前驱体。将该前驱体在４５０℃焙烧３ｈ，随炉冷却，用玛瑙研钵充分研磨，得ＦｅＴｉＯ２／ＡＴＰ复合材料。３＋其中ＴｉＯ２理论负载量为１５％。采用同样方法，但在不添加ＡＴＰ或