硅基分子筛负载TiO2光催化剂的制备和表征

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TiO2由于其具有来源丰富、光照后不发生光腐蚀、耐酸碱性好、化学性质稳定、无毒和较宽的带隙能(Eg≥3.2eV)等特点,因而在化学合成、太阳能利用和环境污染处理等方面有着广泛的用途,尤其在光催化方面的研究吸引众多研究者的兴趣。但人们在利用粉末TiO2时发现,其较小的颗粒导致了催化剂不能连续使用,分离回收困难等缺点,严重限制了其工业利用价值。本文针对其缺点,通过二步法制备了负载型二氧化钛光催化剂。并通过BET、XRD、FT-IR、Uv-Vis漫反射等表征技术研究了催化剂的结构、颗粒形态以及晶相组成,以亚甲基蓝为目标降解物考察了其光催化活性。通过二步法,水解钛酸异丙酯把二氧化钛负载在硅基介孔分子筛MCM-41的孔道中。实验研究数据表明:随着二氧化钛含量以及热处理温度的升高,晶粒尺寸有所变大,比表面积和孔容降低。硅基分子筛载体能有效的提高催化剂的热稳定性,并且能抑制催化剂中二氧化钛颗粒的长大以及金红石相的出现。光催化实验数据表明除了催化剂的吸附能力,晶相、结晶度、晶粒大小等是影响催化剂的重要因素外,TiO2/SiO2催化剂的钛硅比存在一个最佳比,这个比率过高过低都不利于催化剂的活性。其中50%TiO2/MCM-41-800℃样品显示出最佳的光催化活性,其光催化反应速率常数为0.0438 min-1,是P-25(0.0129 min-1)的三倍多。分别以钛酸丁酯和钛酸异丙酯为钛源,在不同的溶剂(甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇,丁醇和己醇)中水解,通过二步法制备TiO2/SBA-15光催化剂。结果表明不同的溶剂对催化剂的结晶度,颗粒大小,孔径大小等有一定的影响:随着溶剂分子量的增大,水解速度减少,所得样品的颗粒越大,同时孔径增大
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