二氧化钛溶胶体系光催化降解甲基橙研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第2期怀化学院学报V0l_26．No．22007年2月JOURNALOFHUAIHUAUNIVERSITYFeb．，2007二氧化钛溶胶体系光催化降解甲基橙研究梁春华，吴峰(怀化学院化学化工系，湖南怀化418008)摘要：以无机钛源为原料，通过共沉淀一解胶法制备了Ce4一Ti02，Nd3一T、1一Ti溶胶及纯溶胶光催化剂利用XRD表征所制溶胶均为锐钛矿溶胶，利用8W一黑光灯(UVA)作为光源，以甲基橙为目标降解物，研究了前驱物及稀土掺杂对溶胶光催化降解效果的影响，研究发现：以不同原料所制溶胶的降解效率高低依次为H2T>TIC14>Ti

2、OSO4>Ti(SO,)；以偏钛酸为原料的稀土掺杂溶胶均表现较高的降解效果，其中l％ce4掺杂80分钟降解率达到了9899％．关键词：二氧化钛溶胶；稀土掺杂；光催化降解中图分类号：X131文献标识码：A文章编号：1671—9743(2007)02—0056—03TiO，半导体光催化剂以其活性高、稳定、无毒、1实验部分价廉的特点，能将环境污染物完全降解为CO，和1．1仪器与材料H2O且不造成二次污染而得到广泛研究．其原理X射线衍射仪(日本理学JEOL一100CXⅡ型)、TU主要是利用Tio’受光激发产生的高活性电子空穴对一1800紫外一可见分光光度计(北京普析通用仪器将附着在其表面的H2O、

3、O等氧化还原为．OH、有限责任公司)、光催化反应器(自制)、电动搅拌机、HO、O等强氧化剂将污染物氧化降解．锐钛矿磁力搅拌器、甲基橙(分析纯)、四氯化钛(分析纯)、偏型二氧化钛具有很高的光催化性能，但二氧化钛的钛酸、硫酸氧钛、硫酸钛均为工业级．粒度大小、表面状态等因素则在很大程度上影响其1．2溶胶(催化剂)的制备催化活性．液相法制备的粉体为无定型，需高温煅制备方法参照文献[7]，称取一定量的无机钛烧才能使晶格完整，煅烧又会带来晶粒变大以及硬源，加水搅拌溶解，逐步滴加氢氧化钠溶液至PH10团聚等问题，严重影响了其活性，而且耗能很高．以上，继续搅拌4小时，洗涤过滤至无Cl一或so,一，虽然现在

4、已经有很多方法可以制备出粒度很细而比加水搅匀滤饼，加HNO解胶，然后在65℃下水浴表面积很大的粉末，但是如何使这些粉末很均匀的加热12小时即可得到稳定溶胶．分散仍是一个较难解决的问题．采用各种分散剂可1．3光催化反应以较好的分散纳米粉末颗粒，但分散剂主要为有机以8w黑光灯作为光源，灯放在反应器的中溶剂，不可避免地会带人大量有害物质，造成二次心，用石英管与反应液隔开；反应器外层通冷凝水污染．另外，在大量的TiO光催化研究中，研究人恒温．反应液置于自制反应器中，加入一定量(质员主要集中以悬浆体系和固定体系进行研究．而量分数1．5％0)的TiO溶胶，电磁搅拌30分钟确立有关溶胶体系的光催化降解研

5、究较少．因此，在吸附一解吸平衡后，连续冲入空气，每间隔l0分钟本文中利用化学共沉淀一解胶及水热合成的方法制取样，选用可见光区最大吸收波长507nm，用紫外备ce4一TiO，Nd“一TiO，和一Ti三种溶胶一可见分光光度计进行样品吸光值和浓度测定．光催化剂和利用不同前驱物制备溶胶．在溶胶体系2实验结果中，以甲基橙为目标污染物，利用纯溶胶与稀土离子(、Nd3、ce¨)掺杂溶胶作光催化剂，考2．1晶型分析察了溶胶的光催化活性．图1是不同钛源制溶胶的x射线衍射图，从图收稿日期：20o6一ll一25作者简介：梁眷华(1972一)，女，湖南会同人，怀化学院教师，西北农林科技大学博士生，主要研究环境污染

6、控制维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第2期梁春华，吴峰：二氧化钛溶胶体系光催化降解甲基橙研究‘57‘j童白§一墨面吸附能力∞3D舶∞∞70zlraa(cl~e)图1不同钛源制备溶胶的、XRD：图3不同稀土掺杂溶胶降解率与反应时间的关系图(1)H2TiO3；(2)TiOS04；(3)Ti(S04)2；(4)TiCl4中可见所制溶胶均为锐钛矿溶胶．其中以偏钛酸为原料晶化程度较其它高，意味着以偏钛酸为原料可制备出晶化度较高的锐钛矿溶胶；图2是稀土掺杂溶胶的XRD图，Ce4一TiO2、Nd¨一TiO2、La一TiO，三种掺杂溶胶的101峰相对强度差别不大．图4不同钛源制溶胶

7、的降解率与时间的关系图(1)H2TiO3；(2)TiOS04；(3)Ti(SO,)2；(4)TiCl42．2．2不同原料制备溶胶的光催化降解效果以20mg／L的甲基橙溶液为目标污染物，分别以H2TiO，、TiOSO、Ti(sO)、TiC14为原料制备的溶胶做光催化剂，光催化降解效果如图4所示，从图2不同稀土掺杂溶胶的XRD：图中可见，在相同的实验条件下，不同原料制得溶(1)Ce4一Tio2(2)Nd“一Ti(3)La“一