Gd、Pt、ACF改性TiO2的制備及性能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,由此引發(fā)的一系列問題已引起人們廣泛關(guān)注。多孔炭吸附和TiO2光催化氧化是目前有機(jī)污染物深度凈化所采用的兩種主要手段。將TiO2與活性炭纖維(ACF)復(fù)合,ACF作為吸附中心可為TiO2光催化劑提供高濃度反應(yīng)環(huán)境,加快催化劑傳質(zhì)速率,提高催化劑礦化效率,抑制催化劑失活,解決催化劑分離難題;TiO2作為降解中心可實(shí)現(xiàn)ACF的原位再生,增加其平衡吸附量。此外,將貴金屬或稀土元素組裝到TiO2表面,可消除中間

2、產(chǎn)物污染,減緩催化劑失活。
　　 本文以TiCl4和Gd(NO3)3·6H2O為主要原料、聚乙二醇為模板劑,采用酸催化水解法制備Gd摻雜多孔TiO2光催化劑,并通過浸漬法將Gd摻雜TiO2光催化劑負(fù)載在ACF表面;以TiCl4和H2PtCl6·6H2O為主要原料,采用光還原法制備Pt摻雜TiO2光催化劑并將其均勻涂覆在玻璃片上。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紫外-可見漫反射光譜(DRS)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT

3、IR)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)、能譜(EDS)及低溫氮物理吸附對催化劑的晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌和光譜特征等進(jìn)行了表征。
　　 Gd摻雜多孔TiO2光催化劑研究表明,Gd摻雜能顯著提高TiO2的紫外光催化活性,其中Gd(NO3)3·6H2O加入量為0.10 g催化劑活性最高,100 min內(nèi)對苯酚的去除率達(dá)79.8％。多孔TiO2的吸附性能和催化性能受煅燒溫度影響,其中煅燒程序?yàn)?50℃(2h)-500℃(2h)制得催化劑性

4、能最好。Gd摻雜能顯著改善催化劑的分散性能,抑制晶粒生長和團(tuán)聚;多孔結(jié)構(gòu)能顯著提高催化劑的比表面積。Gd摻雜還能有效提高催化劑在可見光區(qū)的吸收。
　　 Gd摻雜TiO2/ACF復(fù)合材料研究表明,Gd摻雜能顯著提高TiO2/ACF的紫外光催化活性,其中Gd(NO3)2·6H2O加入量為0.20 g復(fù)合材料活性最高,100 min內(nèi)對苯的去除率達(dá)71.2％。同時(shí),Gd摻雜TiO2/ACF復(fù)合材料的光催化活性還受浸涂次數(shù)的影響,其中浸

5、涂2次的活性最高,且光催化反應(yīng)100 min后仍能表現(xiàn)出較高活性。Gd摻雜能有效抑制催化劑的晶粒生長,使催化劑的平均晶粒尺寸減小。Gd摻雜TiO2/ACF紅外吸收峰由500 cm-1移至540 cm-1,形成了Ti-O-Gd鍵;并在1060 cm-1附近出現(xiàn)Ti-O-C的吸收峰。隨浸涂次數(shù)的增加,TiO2/ACF的比表面積下降。Gd的摻入能減緩催化劑失活,在Gd摻雜TiO2/ACF表面未發(fā)現(xiàn)醌類中間產(chǎn)物的存在。
　　 Pt摻雜T