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1、第30卷第4期太原科技大学学报Vo.l30No.42009年8月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYAug.2009文章编号:1673-2057(2009)04-0350-05掺锑二氧化锡电极光电催化降解甲基橙的研究121132王艳,任衍燕,郝春燕,贾世芳,侯红串,樊彩梅(1.太原科技大学化学与生物工程学院,太原030021;2.太原理工大学化学与化工学院,太原030024;3.太原生产力促进中心,太原030002)摘要:以无机金属盐Sn
2、Cl45H2O和SbCl3为原料,采用溶胶凝胶提拉法制备得到光电催化性能良好的掺锑二氧化锡薄膜电极。以该电极为工作电极,气体扩散电极为对电极,250W高压汞灯(365nm)为侧光源,对甲基橙的光电催化降解进行了研究。结果表明,该电极具有四方形的金红石结构,在外电压为2.0V,pH值为3,涂覆层数为5层的条件下对初始浓度为20mg/L的甲基橙溶液光照60min,降解率达100%.关键词:光电催化;掺锑二氧化锡电极;甲基橙中图分类号:X703.5文献标识码:A近年来,以TiO2为代表的半导体光催化
3、成为国年来人们的思想似乎被禁锢!在TiO2上,探索新[1~3]内外水净化技术的研究前沿和开发热点,但光颖的、综合性能好的电极成为亟待解决的问题。本[4]生电子空穴对的复合率较高,导致催化剂的光催文采用掺锑二氧化锡电极为阳极,以甲基橙为目标化活性降低。因此减少光生电子和空穴的复合几降解物,提高体系OH的浓度,使得处理效率大大率,成为提高光催化反应效率的关键问题之一。增强。目前引起人们极大关注的方法就是电场协助[5~7]1实验部分光催化技术。这个概念最早是由Honda和Fu[8]jishima提出来的,采
4、用电场协助光催化反应的方1.1掺锑二氧化锡电极的制备法可从根本上解决光生电子空穴复合的问题。该首先,将80mm∀10mm的钛板用砂纸打磨后方法用各种导电物质为基材,如导电玻璃、钛、不锈用蒸馏水冲净,然后把钛板置于40%的NaOH溶液钢、镍、铜等,以特定的技术将半导体材料固定在基中在95#水浴中加热4h,取出钛板用水冲净后浸材上做工作电极(阳极),以石墨、Pt、Fe、Cu等作阴渍于草酸溶液中,95#水浴加热4h使表面呈均匀极(对电极),用近紫外光照射工作电极,激发半导灰色麻面,然后冲净烘干备用。其次,称取一
5、定量体产生电子和空穴,同时施以很低的直流电压,将的SnCl45H2O溶于10mL的无水乙醇中,同时称光生电子通过外电路驱赶到反方向电极上,从而有效地阻止了电子和空穴的复合。取一定量的SbCl3溶于10mL的无水乙醇中,将两这些年来,这一领域的研究基本上集中在以种混合物分别放入密闭的容器中,在磁力搅拌器上[9~11]TiO2薄膜作为光电极的半导体光电催化上。搅拌加热4h,然后将两种溶液混合,同时加入一定以半导体TiO2为光阳极,通过减少半导体光生空穴量的柠檬酸,继续搅拌加热1h,即制得所需溶液。和光生电子的复
6、合,提高过程的反应速率。但是多最后,将已处理过的钛板浸渍在所制溶液中静置数收稿日期:20081017基金项目:国家自然科学基金资助项目(20476070,20876104)作者简介:王艳(1979-),女,助教,主要研究方向为光电催化。第30卷第4期王艳,等:掺锑二氧化锡电极光电催化降解甲基橙的研究351秒,以一定的速度提拉出来,在烘箱里烘5min,然后能是Sb的量太少,图谱上有些位置显示不出来。在一定温度的马弗炉里焙烧10min.反复数次,最后在马弗炉中焙烧1h,即制得所需的掺锑二氧化锡薄
7、膜电极。1.2气体扩散电极制备将镍网剪成80mm∀10mm的长方形,浸入丙酮中脱脂,用蒸馏水冲洗干净备用。按质量比1:1:1称取一定量的乙炔黑、活性炭、石墨粉,然后加入适量的PTFE及Mn(NO3)2,用无水乙醇分散,超声震荡10min,使之混合均匀。加热并不断搅拌,使无水乙醇不断地从混合物中蒸发出来,直至混合物变图1掺锑二氧化锡电极的XRD图谱稠、变黏,形成膏状物,然后将此膏状物均匀地涂在Fig.1XRDpatternoftheSbdopedSnO2electrode镍网两个侧面,置于压膜机内施以一定的
8、压力,压2.2甲基橙光电催化降解过程中UVVis光谱变成约1mm的薄片,最后在400#下焙烧1h即可。化图1.3实验方法图2是在反应过程中每隔10min取样的甲基以有机物甲基橙(20mg/L)为目标降解底物,橙样品降解过程中的紫外可见吸收光谱变化情况。在反应体积为50mL的石英反应器中进行光电催结果如图2所示,甲基橙在紫外和可见光区域各有化降解实验。在外加偏压为2.0V条件下,以所制一个
