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《华侨大学》 2004年
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钛酸盐系列层状纳米光催化复合材料的合成及性质

李涛海  
【摘要】:层状光催化纳米复合材料是当前光催化材料科学研究领域中最活跃的研究方向之一,它是基于层状化合物层间区域的纳米空间结构,将半导体和贵金属引入其层间区域形成纳米粒子,从而制得光催化纳米复合材料。当该材料受到光激发时,载流子有可能发生客体与客体及客体与基体间的迁移,降低电子和空穴的复合,从而有效提高半导体的光催化活性,且由于该材料易于回收重复利用,因此有望在环保领域得到广泛的应用。 通过高温固相合成反应,合成了一系列的层状钛酸盐:H(0.8)Fe_(0.8)Ti_(1.2)O_4、H_2La_2Ti_3O_(10)、H_(0.8)Ni_(0.4)Ti_(1.6)O_4,然后采用溶胶-凝胶法合成了H_(0.8)Fe_(0.8)Ti_(1.2)O_4/TrO_2,H_2La_2Ti_3O_(10)/TiO_2,H_(0.8)Ni_(0.4)Ti_(1.6)O_4/TiO_2,H_2La_2Ti_3O_(10)/Fe_2O_3;采用水热法制备了H_2La_2Ti_3O_(10)/M_xO_y(M=Fe,Cr,Cu,Mn,Co,Ni)系列层状纳米复合材料,并用热重—差热分析,X射线衍射分析,紫外—可见反射谱分析,漫反射谱分析,比表面积测定分析,原子吸收光谱分析对材料进行了表征。在紫外或可见光照射下,以甲基橙为模型化合物对其进行降解实验,以测定材料的光催化活性。实验结果表明:由于半导体粒子的插入,在可见光照射下30分钟,H_(0.8)Fe_(0.8)Ti_(1.2)O_4、TiO_2,H_2La_2Ti_3O_910)/TiO_2,H_(0.8)Ni_(0.4)Ti_(1.6)O_4/TiO_2,H_2La_2Ti_3O_(10)/Fe_2O_3的光催化活性均高于其基体和客体的光催化活性,对甲基橙的降解率分别为:22.1%、60.4%、22.9%;H_2La_2Ti_3O_(10)/M_xO_y(M=Fe,Cr,Cu,Mn,Co,Ni)系列材料的光催化活性相比于客体均有提高,其中H_2La-2Ti_3O_910)/Fe_2O_3、H_2La_2Ti_3O_(10)/Cr_2O_3、H_2La_2Ti_3O_(10)/CuO对甲基橙的降解率分别为76.6%、71.2%、58.5%;而TiO_2(P-25)仅为6.2%。值得关注的是,通过溶胶-凝胶法H_2La_2Ti_3O_(10)/Fe_2O_3和水热法制备的H_2La_2Ti_3O_(10)/Fe_2O_3具有几乎相同的光催化活性,在λ>400nm的光照射下,两者对甲基橙溶液的降解率分别为76.8%和76.6%,考虑到水热法比较简单、方便及原材料易得,说明水热法是一种合成层状纳米复合材料更为实用的方法。
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