二氧化鈦納米管的制備及光催化降解亞甲基藍的研究.pdf

1、納米TiO2對諸多環(huán)境污染物有顯著的光催化降解作用，光催化已發(fā)展成為新型的環(huán)境污染治理技術(shù)。作為光催化技術(shù)的核心，提高TiO2的光催化活性和對光的利用率是當前光催化研究中最重要的研究課題。
　　 本文采用陽極氧化法制備出納米管二氧化鈦光催化劑，利用場發(fā)射掃描電鏡、X射線衍射法、紫外-可見分光光度法，電化學分析儀等技術(shù)對催化劑進行表征，對比了四種不同電解液制備出催化劑的表面形貌以及光催化性能。對人工配制的模擬亞甲基藍廢水進行紫外光

2、催化降解實驗，研究了光催化劑的性能和影響因素，并進行了反應的動力學研究。
　　 研究了在四種電解液體系中對Ti進行陽極氧化制備TiO2納米管，四種電解液分別是氟化銨+硫酸銨+水(電解液A)；氟化銨+硫酸銨+乙酸+水(電解液B)；氟化銨+硫酸銨+甘油+水(電解液C)；氫氟酸十二甲基亞砜+乙醇(電解液D)。研究發(fā)現(xiàn)納米管的形成取決于孔底的電化學反應速率和化學溶解速率之間的平衡。在電解液A中，當氧化電壓為10 V、pH=3.3、氧化時

3、間60min時制備的納米管管徑平均為74nm；在電解液C中，當氧化電壓為20 V、pH=6.8、氧化時間60min時制備的納米管管徑平均為60nm。
　　 在400～700℃下對催化劑進行了煅燒，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過600℃煅燒后催化劑的光催化性能最好，此時TiO2的晶型為少量銳鈦相與金紅石相的混合狀態(tài)。利用陽極氧化法制備二氧化鈦納米管能夠有效的抑制晶粒的生長，光催化劑在紫外光區(qū)的吸光性增強，且發(fā)生微少紅移，同時在可見光區(qū)的吸光性也有所增強

4、。TiO2的吸收帶邊拓展至415 nm，禁帶寬度為2.99eV。具有良好形貌的納米管二氧化鈦同時具有良好的紫外和可見光吸收能力。
　　 光催化降解亞甲基藍的實驗結(jié)果表明，當亞甲基藍初始濃度為10mg/L，pH=6時，500℃下煅燒的催化劑光催化活性最佳，光照30min亞甲基藍的降解率達到89.98％。TiO2納米管光催化劑可重復使用。研究了光催化降解亞甲基藍的動力學特征，發(fā)現(xiàn)該降解反應符合一級反應動力學特征，反應速率常數(shù)為0.0