酞菁敏化二氧化鈦的制備及其光催化性能研究.pdf

1、酞菁及其衍生物具有良好的熱、光穩(wěn)定性和耐酸堿腐蝕；同時(shí)對(duì)光譜響應(yīng)范圍寬，催化活性很高。它在電致發(fā)光器件、太陽(yáng)能電池材料、信息記錄材料和非線性光學(xué)材料等領(lǐng)域中都有很廣泛的潛在應(yīng)用前景。但是酞菁化合物水溶性較差及在溶液中容易團(tuán)聚，所以這大大限制了酞菁在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文制備了帶有親水性基團(tuán)的酞菁以增加化合物的水溶性，并將酞菁負(fù)載至二氧化鈦的表面以減少團(tuán)聚。以制備的2,9,16,23-四羧基鐵酞菁和2，3，9，10，

2、16，17，23，24-八羧基酞菁鐵敏化的二氧化鈦為光催化劑，分別研究了光催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)、羅丹明B、中性紅、酸性紅和孔雀石綠水溶液的光催化降解過(guò)程及其降解動(dòng)力學(xué)模擬以及對(duì)光催化機(jī)理的探討。具體內(nèi)容如下：
　　以4-羧基鄰苯二甲酸酐（均苯四甲酸酐）、尿素和六水合氯化鐵（摩爾比為1:25:0.25）為原料，鉬酸銨為催化劑，采用固體熔融法合成2,9,16,23-四羧基鐵酞菁和2，3，9，10，16，17，23，24-八羧基酞菁鐵。將純

3、化后的酞菁鐵敏化二氧化鈦制備光催化材料，并對(duì)材料進(jìn)行一系列的表征測(cè)試。UV-Vis和FI-IR對(duì)酞菁化合物及光催化劑進(jìn)行了定性分析；XRD表明二氧化鈦晶型為銳鈦礦型，且酞菁的加入沒(méi)有對(duì)二氧化鈦的晶型造成改變；N2吸附-脫附測(cè)試表明二氧化鈦的比表面積減小，酞菁占據(jù)了表面的活性位點(diǎn)；PL和DRS表明酞菁和二氧化鈦之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移且酞菁的加入使得光催化劑的帶隙寬度變窄，二氧化鈦的光吸收范圍由紫外光區(qū)擴(kuò)展到了可見(jiàn)光區(qū)；最后XPS更進(jìn)一步確定了

4、酞菁的加入在沒(méi)有對(duì)二氧化鈦元素價(jià)態(tài)造成變化的基礎(chǔ)上，是和二氧化鈦表面的基團(tuán)形成了化學(xué)鍵而不是內(nèi)部中心離子。
　　在對(duì)材料進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)中，選取了亞甲基藍(lán)、羅丹明B、中性紅、酸性紅和孔雀石綠為降解底物，研究結(jié)果表明在t=100min時(shí)，光催化劑降解這四種有機(jī)染料均有良好的效果。染料降解動(dòng)力學(xué)曲線擬合表明此光催化降解過(guò)程符合一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。實(shí)驗(yàn)中溶液pH對(duì)降解效率的影響是在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿條件下，降解效果都有所減弱。二氧化鈦粒徑