论文部分内容阅读
TiO2多孔材料由于比表面积大、活性位多、无毒、氧化能力强、稳定性好、光催化活性高等性能在有机污染物的吸附、降解领域广泛应用。但指状孔的TiO2多孔材料结构不稳定,且TiO2是高能带半导体(3.2eV),只能吸收紫外光(<400nm),而紫外光只占太阳光的5%,故TiO2对太阳光的利用率低,因此需要通过改性来提高TiO2对可见光的利用率和性能。本论文主要利用-SO3H和Au对TiO2多孔材料进行改性,提高了其吸附性能和光催化性能。以四异丙基钛酸酯(TIP)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,采用表面活性剂自组装软模板法将SiO2掺杂到TiO2中,成功制备了SiO2-TiO2复合材料。红外光谱分析(FTIR)表明：SiO2-TiO2复合材料中存在Ti-O-Ti、 Si-O-Si和Ti-O-Si三种化学键。将制备的复合材料进一步-SO3H功能化(SiO2-TiO2-SO3H),以水溶液中的碱性品红为目标污染物,考察了改性材料对染料的吸附性能,红外谱图结果显示,经-SO3H功能化的材料,表面负载大量-SO3H基团,电负性较高,对阳离子染料具有较优的吸附性能,通过静电作用吸附溶液中的碱性品红,吸附率达90%以上。通过吸附动力学研究发现,染料的吸附动力学能很好的符合伪二级动力学模型,经线性拟合得到的相关系数R2均大于0.996。针对TiO2多孔材料对太阳光利用率低的问题,采用柠檬酸钠还原法制备了担载Au的TiO2多孔复合材料,电镜照片显示TiO2指状孔结构没有被Au颗粒堵住,仍能保持指状孔结构的完整性,Au成功沉积到了TiO2多孔材料的表面和孔道内,其中样品多孔TiO2-Au-500℃-l:16复合材料中Au的重量百分比和原子百分比分别为1.54%和0.16%。在可见光和紫外光照射下,TiO2-Au-500℃-1:16复合多孔材料的光催化活性均达到最高,紫外光下对甲基蓝的降解亚率为86.13%,可见光为49.74%。ln(C0/Ct)与t呈现出很好的线性关系,TiO2-Au多孔复合材料降解反应属于一级动力学反应,遵从Langmuir-Hinshelwood光催化动力学模型。为进一步提高多孔TiO2材料对碱性染料的吸附和降解性能,制备了经Au和-SO3H双重改性的多孔TiO2复合材料,即TiO2-Au-SH/SO3H。电镜和EDX测试显示多孔TiO2-Au-SH/SO3H复合材料的各元素在该材料的表面均匀分布、孔道结构高度有序、排列整齐。多孔TiO2-Au-SH复合材料对Ag+、Pb2+均有很好的吸附性能,吸附率分别为91.13%和99.80%。多孔TiO2-Au-SO3H复合材料对亚甲基蓝去除率,在紫外光下达87.89%,可见光下为80.22%,吸附效率为52.97%。