TiO2／SiO2纳米复合薄膜光催化降解氨气性能的研究

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1、第32卷第11期墨碚尉匙V0L32No．112009年11月EnvironmentalScience&TechnologyNov．2009Cu厂rioSio纳米复合薄膜光催化降解氨气性能的研究倪小敏，张小俊z，金翔，蔡昕，肖修昆，廖光煊(1．中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室；2．中国科学技术大学化学系，安徽合肥230026)摘要：采用溶胶一凝胶结合^y一射线辐射法制备了Cu／TiOJSiO2纳米介孔复合薄膜。x一射线衍射(XRD)，透射电子显微镜(TEM)，紫外一可见光谱(UV-vis)及x一射线光

2、电子能谱(xPs)表征显示单质金属铜与锐钛矿型TiO。纳米粒子较均匀地分布在非晶SiO2介孔基体的孔洞之中。光催化降解氨气的实验结果表明该三元复合薄膜具有良好的光催化性能，与未掺杂铜的TiOdSi02二元复合薄膜相比，铜纳米粒子的掺入可将其光催化性能提高18％以上。关键词：Cu／TiOJSiO2；复合薄膜；氨气降解；光催化中图分类号：X132文献标志码：Adoi：10．39690．issn．1003-6504．2009．11．011文章编号：1003-6504(2009)11—0044-04Photoca

3、talyticPropertiesofCu／TiOJSiO2Nano-compositeFilmsforDegradingAmmoniaNIXiao-min，ZHANGXiao-jun，JINXiang，CAIXin，XIAOXiu-kun，LIAOGuang-xuan(1．StateKeyLabofFireScience；2．DepartmentofChemistry，ChinaUniversityofScienceandTechnology，He230026．China)Abstract：Thispa

4、perpresentsthelab-scaledpreparationofnano——sizedcompositefilmmadeofCu／TiOJSiO2usingatwo——stepsol-gelmethodassistedby~-irradiation；andcharacterizationofthepreparedsampleusingaseriesofequipmentsuchasXRD，TEM，XPSandUv-Visspectrum．Theexperimentonphotocatalytic

5、degradationofgaseousammoniashowsthatthiskindofcompositefilmhasbeRercapacity——18％higherinaveragethanthatofthefilmwithnoCunano-particledoped．Keywords：compositefilm；ammoniadegradation；photo-catalysis；Cu／TiO2／SiO2光催化降解法处理有毒及污染化学物质是一种从而进一步增强纳米TiO的光催化效率。如文献报清洁、

6、高效、经济的新方法，在危化品洗消及环境净导采用浸轧法制备的表面负载有TiO一Ag复合纳米化等领域有着广泛的应用。TiO半导体催化剂由于光粒子的涤棉混纺织物比负载纯TiO纳米粒子的涤棉激发产生空穴而具有很强的催化氧化能力，可催化混纺织物对氨气的光催化降解性能优越[31。但是目前降解氨气、吡啶、苯等多种有机和无机有毒化学物质。采用涂敷等方法制备的二氧化钛复合催化材料中的但是普通的TiO粉末比表面积相对较小，光生电子TiO及金属纳米粒子在基体上的分散程度有限，从和光生空穴复合率高，因而量子效率较低。纳米TiO而

7、影响了其光催化活性的发挥。虽然比表面积大，可利用的催化活性中心多，但是纳本研究尝试通过两步溶胶一凝胶结合一射线辐米粒子表面能高，容易聚集，降低了其催化活性。对射法制备Cu，TiO，SiO三元纳米介孔复合薄膜，使TiO。纳米催化剂进行固化分散及表面改性是提高其具有光催化活性的锐钛矿TiO纳米粒子和金属铜纳光催化活性的两种途径。通常，对纳米TiO粉体的固米粒子高度分散在介孑LSiO基体中。研究了该三元复定主要采用涂敷、浸轧等方法将其负载在陶瓷、纤维、合体系光催化降解氨气的性能，探讨了其光催化效玻璃、树脂、AI

8、20。、SiO等基材上，组成光催化体系。率较高的原因，为其在有毒及污染化学物质降解及在这些基底材料中，SiO因为其大的比表面、便捷的洗消领域的实际应用提供理论依据和实验参数。制备方法等优点而成为TiO光催化剂最合适的载体1实验部分之一。此外，在纳米TiO表面进行金属修饰也是提高其光催化活性的有效方法，金属可以富集光生电子，1．1Cu／TiO2／SiO介孔复合薄膜的制备减少电子和空穴的复合，有效增加电子和空穴数目，首先按照文献【