納米混晶TiO-,2-的合成及光催化降解亞甲基藍(lán)特性與影響因素.pdf

1、本文采用均相水解法，以TiO<,2>、無水乙醇、冰乙酸等為原料，分別以對甲苯磺酸(TSA)或檸檬酸(CA)為調(diào)節(jié)劑，研究了納米TiO<,2>的可控合成條件，用SEM(掃描電鏡)、XRD(x射線衍射)、BET(低溫N<,2>吸附-解吸法)等進(jìn)行了樣品表征，并以亞甲基藍(lán)溶液作為模擬染料廢水，探討了合成的納米TiO<,2>光催化降解性能、影響因素及與金紅石相含量的關(guān)系，得到了如下主要結(jié)果： 1、用改進(jìn)的均相水解法合成納米TiO<,2>

2、，提高焙燒溫度有利于納米TiO<,2>中金紅石相的生成，通過添加TSA、CA等可以調(diào)控納米TiO<,2>中金紅石含量。TSA添加比從0.0至0.14(即TSA和冰乙酸的摩爾比為0.0至0.14)，焙燒溫度為450℃，合成的納米TiO<,2>均為銳鈦礦相，不含金紅石：焙燒溫度為550℃時(shí)，TSA添加比低時(shí)(從0.0至0.05)，合成的納米TiO<,2>為銳鈦礦，無金紅石相，當(dāng)TSA添加比增加至0.10時(shí)，合成的納米TiO<,2>中出現(xiàn)金紅

3、石相，含量隨TSA添加量增加而提高，TSA添加比為0.10和0.14時(shí)，金紅石含量分別為16.2％和24.4％；焙燒溫度為600℃時(shí)，TSA添加比為0.0時(shí)，合成的納米TiO<,2>中金紅石含量為28.9％，且隨TSA添加比的增加，TiO<,2>中金紅石含量呈增加的趨勢，當(dāng)TSA添加比為0.18時(shí)，TiO<,2>中金紅石含量為93.0％；焙燒溫度為700℃時(shí)，TSA添加比為0.0時(shí)，合成的納米TiO<,2>中金紅石含量為80.6％，且隨

4、TSA添加比的增加，TiO<,2>中金紅石含量呈增加的趨勢，TSA添加比從0.10至0.18，TiO<,2>中金紅石含量均為100％。 2、以CA為添加劑，焙燒溫度為450℃，CA添加比從0.0至0.10(即CA和冰乙酸的摩爾比為0.0-0.10)，TiO<,2>中金紅石含量均為0％，當(dāng)CA添加比為0.15時(shí)，TiO<,2>中金紅石含量為15.8％；焙燒溫度為500℃，CA添加比從0.0至0.05時(shí)，TiO<,2>中金紅石含量均

5、為0％，當(dāng)CA添加比為0.10時(shí)，TiO<,2>中金紅石含量為26.8％，當(dāng)CA添加比分別為0.15或0.25時(shí)，TiO<,2>中金紅石含量分別為54.4％和59.4％，即TiO<,2>中金紅石含量隨CA添加比的增加而增加。 3、合成的納米TiO<,2>的光催化性能受晶型影響大，金紅石含量一定的混晶TiO<,2>光催化性能較好。當(dāng)TSA添加比為0.0-0.05(TSA和冰乙酸的摩爾比為0.0至0.05)，焙燒溫度為500℃-60

6、0℃，焙燒時(shí)間2h，可合成金紅石含量為20-35％的樣品，在實(shí)驗(yàn)條件下其光催化性能最佳，亞甲基藍(lán)光反應(yīng)2h降解率達(dá)37.53％。而純銳鈦礦型TiO<,2>和金紅石相含量為93.0％的TiO<,2>，其亞甲基藍(lán)光反應(yīng)2h降解率分別為25.56％和3.53％。 4、納米TiO<,2>降解亞甲基藍(lán)溶液的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)符合一級動(dòng)力學(xué)方程。2個(gè)TiO<,2>樣品，TSA00-500(500℃焙燒2h，金紅石含量為32.9％)及CA025-50

7、0(500℃焙燒2h，金紅石含量為0％)，與商品納米二氧化鈦P25分別光降解亞甲基藍(lán)的速率常數(shù)從大到小依次為(min<'-1>)：P25(0.00869))TSA00-500(0.00273))CA025-500(0.00226)。 5、合成樣品TSA00-550(550℃焙燒，金紅石含量為0％)與P25在不同pH值條件下光解100mg·L<'-1>亞甲基藍(lán)溶液，在pH為5時(shí)，TSA00-550與P25的降解率都最低；在pH值為