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二氧化钛负载杂多酸光催化降解DEP的研究

宋如翠  
【摘要】: 半导体TiO_2是光催化领域的研究热点,在紫外光的激发下,TiO_2产生电子-空穴对,具有强氧化能力,可用于降解污染气体和废水中的有机物,在环保等领域具有极广阔的应用前景。 本文利用溶胶.凝胶再结合程序升温方法,制备了H_3PW_(12)O_(40)掺杂TiO_2锐钛矿纳米双孔道结构的光催化材料H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2。通过电感耦合等离子原子发射光谱(ICP-AES)、X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV/DRS)等表征方法对合成材料进行组成和结构表征。结果表明,复合材料中活性组分H_3PW_(12)O_(40)的基本骨架结构未发生改变,H_3PW_(12)O_(40)的担载量为19.8%,催化剂平均粒径为18nm,母体TiO_2仍然具有锐钛矿晶型结构。利用透射电镜(TEM)以及N_2吸附测定等表征方法对复合材料的形貌以及表面物理化学性质进行表征。结果表明,H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2具有微孔和介孔双重孔径,且BET比表面积有了较大提高。 本文还对银离子掺杂改性TiO_2纳米粒子进行了研究,利用溶胶-凝胶结合程序升温方法,制备了复合材料H_3PW_(12)O_(40)/Ag-TiO_2,通过X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV/DRS)等表征手段对合成材料进行了组成和结构表征。结果表明,复合材料的平均粒径为25nm,不仅在280~350nm之间有强烈的吸收,而且在400~600nm之间也有非常明显的光吸收,TiO_2仍然具有锐钛矿晶型结构。利用透射电镜(TEM)以及N_2吸附测定等表征手段对复合材料的形貌以及表面物理化学性质进行表征。结果表明,H_3PW_(12)O_(40)/Ag-TiO_2具有微孔和介孔双重孔径,但BET比表面积有所减小。银离子能有效地提高纳米TiO_2粒子的可见光催化活性,光催化活性的提高与掺杂离子引入的杂质能级有关。 首先以H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2为催化剂较系统的考察了催化剂用量、反应物初始浓度等因素对水中罗丹明B染料降解率的影响。分别以H_3PW_(12)O_(40)/Ag-TiO_2、H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2和锐钛矿TiO_2为光催化剂,在紫外灯照射下,对罗丹明B进行紫外光催化降解,结果表明,90min时罗丹明B的降解率分别为:99%,93%和88%。此外,在氙灯照射下,对DEP进行可见光催化降解实验,60min时DEP的降解率分别为:97%,60%和40%。H_3PW_(12)O_(40)/Ag-TiO_2较高的光催化活性源于该复合材料的光吸收特性、表面物理化学性质以及多酸、银离子和TiO_2之间的协同作用。


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