离子液体中贵金属改性TiO2气凝胶的制备及性能研究

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近年来,随着工业化进程的加快,环境污染问题也愈加凸显。对于一些难生物降解或有生物毒性的污染物质通常需要采用化学方法进行处理。在众多的化学方法中,以半导体TiO2作为催化剂,光催化降解污染物备受瞩目。但传统的粉末状TiO2存在着回收困难的局限性,而块状TiO2气凝胶的制备过程中通常需要采用超临界干燥法获得块体较大、比表面积较高的样品,并对制备的样品进行高温焙烧以得到具有光催化活性的锐钛矿相TiO2或锐钛矿和金红石混合相TiO2,不仅需要高压设备加大了成本,而且高温焙烧的过程也使得气凝胶样品的比表面积大大降低,同时也增大了能耗。为了提高TiO2光催化活性、回收利用性和拓宽其光吸收带边,国内外众多学者都在积极研究其改性方法。本文以离子液体([Hmim]Br)为模板剂和催化剂,通过溶胶-凝胶法在低温(60℃)常压下制备了具有锐钛矿相的纯TiO2气凝胶、Ag掺杂TiO2气凝胶,Ag、Fe共掺杂TiO2气凝胶,并通过XRD、SEM、FT-IR、BET和UV-vis DRS等方法对所制得样品进行表征,所得结论如下:(1)通过溶胶-凝胶法,制备的气凝胶样品均为锐钛矿相。制备的样品具有纳米介孔结构,组成凝胶块体的Ti02基本粒子尺寸在8~10nm之间,比表面积在204~227m2/g范围内,样品具有较大的比表面积、狭窄的孔径分布和良好的吸附性能。(2)Ag的掺杂对气凝胶样品的结构、比表面积和光吸收范围及强度等性能没有明显影响,但光催化性能有所提高;Ag, Fe共掺杂样品中随着Fe含量的增加,样品的光吸收带边向可见光区移动,吸光强度逐渐升高。(3)样品对活性艳蓝的降解实验表明,Ag/Ti摩尔比为0.008时制备的气凝胶样品具有最优的光催化性能,太阳光照射2h,降解率可达93.25%;Ag、Fe共掺杂样品与Ag单掺杂的样品具有基本相同的催化活性。
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