二氧化鈦基磁性光催化劑的制備及光催化性能研究.pdf

1、TiO2光催化劑由于具有催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)毒、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),目前在光催化研究和應(yīng)用領(lǐng)域中倍受關(guān)注。但TiO2催化劑的大規(guī)模應(yīng)用目前面臨的兩個(gè)主要問(wèn)題,一是TiO2的帶隙較寬,只能被紫外光激發(fā),極大地限制了其廣泛應(yīng)用;二是納米TiO2在液相催化反應(yīng)中容易形成穩(wěn)定的膠體,分離困難,難以實(shí)現(xiàn)對(duì)光催化劑的回收循環(huán)使用。本文制備了磁性Fe3O4載體,并對(duì)磁性Fe3O4載體進(jìn)行了惰性層SiO2的包覆,得到了殼核結(jié)構(gòu)SiO2/Fe3O4載體,

2、并將AgBr/TiO2復(fù)合納米光催化劑負(fù)載在殼核結(jié)構(gòu)SiO2/Fe3O4載體上制備了TiO2基磁性可見(jiàn)光催化劑。
　　 本文通過(guò)溶膠-凝膠法和溶劑熱法制備了三種磁性Fe3O4載體,并進(jìn)行了SiO2層的包覆。通過(guò)TEM和XRD表征發(fā)現(xiàn)溶劑熱法合成的Fe3O4載體顆粒為規(guī)整的球型,分散性較好,粒徑大小為200nm左右。溶膠-凝膠法制備的Fe3O4顆粒粒徑較小,團(tuán)聚嚴(yán)重。采用溶劑熱法制備的SiO2/Fe3O4復(fù)合粒子形成明顯的殼核結(jié)構(gòu)

3、。綜合分析,溶劑熱法制備的Fe3O4顆粒和SiO2/Fe3O4復(fù)合粒子具有最好的包覆效果。以鈦酸四丁酯為前體、Fe3O4顆粒和SiO2/Fe3O4復(fù)合粒子為載體,用液相沉積的方法,分別在較低溫度和較高溫度制備了復(fù)合磁性光催化劑。利用XRD、TEM、SEM-EDX、磁性能表征對(duì)催化劑的晶相組成、形貌、粒度、微觀結(jié)構(gòu)、元素組成等進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明,低溫制備的TiO2/Fe3O4光催化劑在100℃、300℃、450℃焙燒溫度下磁性光催化

4、劑的催化活性依次降低,較低溫度制備的催化劑具有較高的催化活性。當(dāng)TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67.3％～73.0％時(shí),復(fù)合磁性光催化劑既具有較高的光催化降解活性也具有較好的磁分離回收性能。其中當(dāng)TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％時(shí),磁性光催化劑在循環(huán)使用5次后,仍然能保持對(duì)羅丹明B達(dá)到99％的脫色率以及90％的回收率。以鈦酸四丁酯、KBr、AgNO3為前體,合成了系列納米AgBr/TiO2復(fù)合可見(jiàn)光催化劑,并將之負(fù)載在SiO2/Fe3O4殼核結(jié)構(gòu)載體上得到

5、AgBr/TiO2/SiO2/Fe3O4(ATSF)復(fù)合磁性可見(jiàn)光催化劑。利用XRD、TEM、SEM、HRTEM、XPS和磁性能表征等方法對(duì)催化劑的晶相組成、形貌、粒度、微觀結(jié)構(gòu)、元素組成、磁性能等進(jìn)行了表征。可見(jiàn)光催化降解亞甲基藍(lán)評(píng)價(jià)結(jié)果表明不同AgBr/TiO2比例ATSF復(fù)合催化劑的光催化活性順序?yàn)?ATSF(3.35∶1)＞ATSF(5∶1)＞ATSF(1∶1),其中ATSF(mAgNO3/mTiO2=3.35)具有最好的催化活