多孔TiO2材料的磺化和Au改性及性能研究.pdf

1、TiO2多孔材料由于比表面積大、活性位多、無(wú)毒、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、光催化活性高等性能在有機(jī)污染物的吸附、降解領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但指狀孔的TiO2多孔材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，且TiO2是高能帶半導(dǎo)體(3.2eV)，只能吸收紫外光（＜400nm），而紫外光只占太陽(yáng)光的5％，故TiO2對(duì)太陽(yáng)光的利用率低，因此需要通過(guò)改性來(lái)提高TiO2對(duì)可見(jiàn)光的利用率和性能。本論文主要利用-SO3H和Au對(duì)TiO2多孔材料進(jìn)行改性，提高了其吸附性能和光催化性能。

2、>　　以四異丙基鈦酸酯(TIP)和正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體，采用表面活性劑自組裝軟模板法將SiO2摻雜到TiO2中，成功制備了SiO2-TiO2復(fù)合材料。紅外光譜分析(FTIR)表明:SiO2-TiO2復(fù)合材料中存在Ti-O-Ti、Si-O-Si和Ti-O-Si三種化學(xué)鍵。將制備的復(fù)合材料進(jìn)一步-SO3H功能化(SiO2-TiO2-SO3H)，以水溶液中的堿性品紅為目標(biāo)污染物，考察了改性材料對(duì)染料的吸附性能，紅外譜圖結(jié)果顯示，經(jīng)-

3、SO3H功能化的材料，表面負(fù)載大量-SO3H基團(tuán)，電負(fù)性較高，對(duì)陽(yáng)離子染料具有較優(yōu)的吸附性能，通過(guò)靜電作用吸附溶液中的堿性品紅，吸附率達(dá)90％以上。通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，染料的吸附動(dòng)力學(xué)能很好的符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，經(jīng)線性擬合得到的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.996。
　　針對(duì)TiO2多孔材料對(duì)太陽(yáng)光利用率低的問(wèn)題，采用檸檬酸鈉還原法制備了擔(dān)載Au的TiO2多孔復(fù)合材料，電鏡照片顯示TiO2指狀孔結(jié)構(gòu)沒(méi)有被Au顆粒堵住，仍能保持指狀孔

4、結(jié)構(gòu)的完整性，Au成功沉積到了TiO2多孔材料的表面和孔道內(nèi)，其中樣品多孔TiO2-Au-500℃-1(∶)16復(fù)合材料中Au的重量百分比和原子百分比分別為1.54％和0.16％。在可見(jiàn)光和紫外光照射下，TiO2-Au-500℃-1(∶)16復(fù)合多孔材料的光催化活性均達(dá)到最高，紫外光下對(duì)甲基藍(lán)的降解亞率為86.13％，可見(jiàn)光為49.74％。ln(C0/Ct)與t呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系，TiO2-Au多孔復(fù)合材料降解反應(yīng)屬于一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，

5、遵從Langmuir-Hinshelwood光催化動(dòng)力學(xué)模型。
　　為進(jìn)一步提高多孔TiO2材料對(duì)堿性染料的吸附和降解性能，制備了經(jīng)Au和-SO3H雙重改性的多孔TiO2復(fù)合材料，即TiO2-Au-SH/SO3H。電鏡和EDX測(cè)試顯示多孔TiO2-Au-SH/SO3H復(fù)合材料的各元素在該材料的表面均勻分布、孔道結(jié)構(gòu)高度有序、排列整齊。多孔TiO2-Au-SH復(fù)合材料對(duì)Ag+、Pb2+均有很好的吸附性能，吸附率分別為91.13％和9