共价键联的PW11TiO2介孔杂化材料的合成及其光催化性能.pdf

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1、第29卷第7期应用化学Vol

2、29Iss．72012年7月，CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYJuly2012共价键联的PW1l／TiO2介jf：L杂化材料的合成及其光催化性能许倩倩杨春(江苏省生物功能材料重点实验室，南京师范大学化学与材料科学学院南京210097)摘要采用二次嫁接的方法，将Keggin结构的缺位钨磷酸盐PW，。嫁接到介孑LTiO：的表面，得到PW．。／TiO杂化样品。采用IR、低温N吸附、XRD、TEM和ICP-AES等对样品的结构、PW。。负载量以及键联机理进行了表征和研究，对样品光催化降解甲基橙的性能进行了考察。

3、结果显示，用蒸发诱导自组装法合成的TiO：，焙烧前结构松散，可部分水解并与Pw反应，生成PW，。Ti物种，后者与TiO骨架缩合，从而实现PW．。的键联嫁接。与纯TiO：相比，杂化样品中锐钛矿相的结晶度稍有降低，孔径、孔容减小，但是对甲基橙的光催化降解活性却明显增加，显然这是PW。和TiO：间发生了“协同效应”所致。关键词TiO：，多金属氧酸盐，嫁接，介孑L杂化材料，光催化中图分类号：0643．3文献标识码：A文章编号：1000-0518(2012)07-0801-07DOI：10．3724／SP．J．1095．2012．00345锐钛矿相和以锐钛矿为主晶相的TiO

4、：以及多金属氧酸盐(POM)是目前光催化领域广泛使用的绿色光催化剂⋯。它们具有相似的电子属性，均为宽禁带材料，在紫外光下表现出强的光催化活性。然而，大多数POM易溶于水和极性溶剂，在光催化反应中难以回收利用；而一些不溶性POM表面积较小，难以发挥高的催化效能。制备固载型POM催化剂有望解决这个问题，而高表面积的介孔TiO是一个非常值得考虑的载体。一些研究刮表明，将TiO和POM相结合，不仅有利于POM的回收利用，而且2个均具有光活性的组分在一起，可产生“协同效应”，从而明显提高催化性能。然而，目前负载POM于TiO上的方法主要是浸渍法和溶胶一凝胶包合法，在这些方法

5、中，POM与载体TiO间主要通过物理吸附、氢键和静电作用复合在一起，缺乏强的化学作用，因此POM在载体上的固载仍然不够牢固，易溶脱流失。近年来，一些通过化学键固载POM的方法被引入到负载型POM／TiO催化剂的制备中。在这些方法中，要么将POM引入到TiO溶胶中，通过形成w—O—Ti共价键一步合成POM／TiO：大孔杂化材料¨或膜杂化材料，要么将POM二次嫁接于表面修饰有NH：的TiO上，通过与NH的配位桥联，获得POM／APS—TiO杂化材料(APS：3一氨基丙基三乙氧基硅烷)。本文采用二次嫁接的方法，合成POM直接键联的TiO介孔杂化材料。即首先合成介孔TiO

6、，再通过与表面一Ti(OH)的反应，将Keggin结构的缺位钨磷酸盐嫁接到介孔TiO的表面。采用IR、N吸附、XRD、TEM和元素分析等对样品的结构、POM负载量以及键联机理进行了表征和研究，并对样品的光催化性能进行了考察。1实验部分1．1试剂和仪器模板剂P123(EO∞PO。EO。)系Aldrich公司产品，M：5800。实验所用的其它试剂和溶剂均为国2011-08-03收稿，2011-09-09修回国家自然科学基金(2o473o37)、江苏高校优势学建设工程和南京师范大学“211工程’三期重点学科建设计划资助项目通讯联系人：杨春，教授；Tel：025~3598

7、280；E-mail：yangehun@njnu．edu．cn；研究方向：介孔材料与多相催化应用化学第29卷产市售分析纯产品。兀'一IR在德国Bruker公司Tensor-27型红外光谱仪上进行，KBr压片，仪器分辨率4cm～。N吸附一脱附实验在美国Micromertics公司ASAP2020型表面积及孔隙率测定仪上进行，样品在测定前于120oC预脱气6h。由BET法计算样品的比表面积，由BJH模型计算孔径分布和介孔孔径，总孔容p／p。=0．98时的单点总孔容。XRD在日本理学公司D／max一c型转靶x射线衍射仪上进行，CuKa射线，管电压40kV，管电流100m

8、A。TEM在日本JEOL公司JEM-2100型高分辨透射电子显微镜上测定，加速电压为200kV。ICP．AES在美国热电公司IRISIntrepidII型电感耦合等离子原子发射光谱仪上测得。uV—Vis光谱在美国Varian公司Carry50型紫外／可见分光光度计上测得。1．2样品的合成介孔TiO的合成：采用蒸发诱导自组装(EISA)法合成介孔TiO，具体过程如下：将3g模板剂P123(M=5800)溶于60mL乙醇溶液中，0oC下分别加入3mL(0．027mo1)TiC14和9mL(0．026mo1)Ti(OBu)(2种Ti源摩尔比为1：1)，搅拌1．5h，然后

9、将溶液转入