温度对 TiO2纳米管光催化性能的影响.pdf

《温度对 TiO2纳米管光催化性能的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、１４ｗｗｗ．ｈｘｙｓｗｇｃ．ｃｏｍ２０１５，Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．０６化学与生物工程Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－５４２５．２０１５．０６．００４温度对ＴｉＯ纳米管光催化性能的影响２林月强，王晓夏，曾大文（华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７４）摘要：采用阳极氧化法制备ＴｉＯ２纳米管阵列，对其结构进行了ＸＲＤ、ＴＥＭ表征，并研究了温度对ＴｉＯ２纳米管光催化性能的影响及作用机理。结果表明，在４０～２４０℃，ＴｉＯ２纳米管光催化降解苯的性能随温度的升高先提高后降低，在２

2、００℃时达到最高。升高温度导致ＴｉＯ２纳米管表面水分子脱附，为苯的催化降解提供了更多的反应位，这是升温提高ＴｉＯ２纳米管光催化性能的主要作用机制。关键词：阳极氧化；ＴｉＯ２纳米管；光催化性能；机理中图分类号：Ｏ６１４．４ＴＢ３３３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２５４２５（２０１５）０６００１４０５近年来，可挥发性有机污染物（ＶＯＣｓ）对环境的化降解苯性能的影响。影响日益突出。传统的污染物处理技术效率低、成本１实验高，而ＴｉＯ２光催化降解污染物具有无毒、便捷、高效［１３］的特点，受到研究者的广泛关注。目前，ＴｉＯ２作为１．１材料与试剂催化剂主要被用来降解水中的有机染

3、料，利用ＴｉＯ２钛片（９９６％），ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ；石墨（９９９％），银降解ＶＯＣｓ的报道很少，可能是因为ＴｉＯ２在光催化亿汇石墨模具。［４］降解苯等ＶＯＣｓ时效率不高且容易失活的缘故。去离子水（电阻率１８ＭΩ·ｃｍ），自制；丙酮、无水阳极氧化法制备ＴｉＯ２纳米管工艺简单，并且制乙醇、氟化铵，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。备出的ＴｉＯ２纳米管具有极大的比表面积，在紫外光１．２ＴｉＯ２纳米管阵列的制备的照射下，光生电子向Ｔｉ基板移动，而光生空穴则向将纯钛箔裁剪成５ｃｍ×５ｃｍ大小，依次在丙酮、ＴｉＯ２纳米管的表面移动，这种独特的结构极大地减小无水乙醇和去离子

4、水中超声清洗１０ｍｉｎ，然后用去离了光生电子和空穴复合的几率，使ＴｉＯ２纳米管展现子水冲洗，室温干燥。以预处理过的钛片为阳极、石墨出良好的光催化性能。电极为对电极、以０３％（质量分数）氟化铵＋３０％近年来，温度对ＴｉＯ２光催化性能的影响成为研（体积分数）去离子水混合的乙二醇溶液为电解液，在究热点，几乎所有的研究者都认为在一定范围内升高室温下用２０Ｖ恒电压进行阳极氧化，氧化时间为温度会提高ＴｉＯ２的光催化性能，但是关于温度影响１０ｈ。在乙二醇溶液中超声清洗１ｍｉｎ后，浸泡在去ＴｉＯ２光催化性能的机理却有几种不同的观点。如Ｌｉ［７］离子水中清洗表面的反应液，室温干燥。在空

5、气气［５］等研究发现，升高温度，Ｐ２５光催化活性大幅提高，氛中于马弗炉中进行热处理，热处理温度为４００℃，保［６］他将此归结为光热协同作用；Ｆｕ等则将温度对温２ｈ。最后在空气中自然冷却至室温，即得ＴｉＯ２纳ＴｉＯ２纳米管光催化性能的影响归结为水和有机污染米管阵列。物分子对催化剂表面活性位点的竞争。但关于水在１．３ＴｉＯ２纳米管阵列的表征ＴｉＯ２催化剂表面存在状态的研究却很少。鉴于此，作者采用阳极氧化法合成了尺寸为５ｃｍ物相分析采用Ｘ射线衍射仪（Ｃｕκα，λ＝１５４０６×５ｃｍ的ＴｉＯ２纳米管阵列，并研究了温度对其光催）进行；微观形貌用场发射扫描电镜（ＨｉｔａｃｈｉＳ

6、基金项目：国家９７３计划项目（２００９ＣＢ９３９７０５，２００９ＣＢ９３９７０２）收稿日期：２０１５０３０９作者简介：林月强（１９８９－），男，山东东营人，硕士研究生，研究方向：有机污染物催化工艺，Ｅｍａｉｌ：ｌｙｑｙｔｄｘ＠１６３．ｃｏｍ；通讯作者：曾大文，教授，Ｅｍａｉｌ：ｄｗｚｅｎｇ＠ｍａｉｌ．ｈｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。林月强等：温度对ＴｉＯ２纳米管光催化性能的影响／２０１５年第６期１５４８００）和透射电子显微镜（ＦＥＩＴｉｔａｎＳ８０３００ＴＥＭ／处理后的ＸＲＤ图谱。ＳＴＥＭ）观察；用傅立叶变换红外光谱仪（ＶＥＲＴＥＸ７０）探究不同湿度及不同温度下水在Ｔ

7、ｉＯ２纳米管表面的存在状态。１．４ＴｉＯ２纳米管光催化性能的测试通过ＴｉＯ２纳米管降解气相苯的方法测试其光催化性能。光源为功率３００Ｗ的紫外氙灯（波长２００～４００ｎｍ），放置在气密性良好的立方体不锈钢气相反应容器（１５Ｌ）正上方，透过石英玻璃做成的小窗口照射到容器内。ＴｉＯ２纳米管样品（５ｃｍ×５ｃｍ）放置在图１ＴｉＯ２纳米管阵列热处理前及４００℃容器内底端连有热电偶的基座上。整个反应器与实验热处理后的ＸＲＤ图谱室的ＧＣ９５６０型气相色谱仪相连。Ｆｉｇ．１ＸＲＤＰａｔｔｅｒｎｓｏｆＴｉＯ２ｎａｎｏｔｕｂｅａｒｒａｙｓｐｒｉ