TiO2毛細(xì)管整體柱的制備及其光催化性能評(píng)價(jià).pdf

1、半導(dǎo)體二氧化鈦光催化劑，是目前使用的綠色環(huán)保型催化劑之一，具有廉價(jià)、無(wú)毒以及氧化活性高等優(yōu)點(diǎn)，在降解有機(jī)物污染的水、大氣等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于粉體二氧化鈦在使用過(guò)程中易形成懸浮相，難以分離和回收再利用，并造成二次污染的缺點(diǎn)，將納米二氧化鈦負(fù)載到載體上制備成固定床催化劑，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本課題首次采用石英毛細(xì)管作載體負(fù)載二氧化鈦薄膜，用于光催化降解有機(jī)物。鈦酸四丁酯為鈦源，醋酸作催化劑，聚乙二醇作分散劑和致孔劑，在

2、乙醇介質(zhì)中與水通過(guò)溶膠-凝膠反應(yīng)制備了二氧化鈦毛細(xì)管整體柱，并通過(guò)燒結(jié)將二氧化鈦薄膜鍵合到毛細(xì)管內(nèi)壁上。通過(guò)SEM、XRD、HRTEM、BET等手段表征了二氧化鈦毛細(xì)管整體柱的形貌和結(jié)構(gòu);使用羅丹明B為目標(biāo)降解物進(jìn)行光催化實(shí)驗(yàn)，探究了二氧化鈦薄膜的厚度、晶型和比表面積對(duì)光催化活性的影響;通過(guò)對(duì)光催化降解產(chǎn)物的定量分析和質(zhì)譜研究，探究了光催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，和光催化降解羅丹明B的機(jī)理。
　　(1)以鈦酸四丁酯為鈦源，乙醇和水分別為溶劑

3、和反應(yīng)物，醋酸作催化劑控制反應(yīng)速度，制備二氧化鈦溶膠。研究了水和醋酸的加入量以及反應(yīng)溫度對(duì)凝膠時(shí)間的影響，確定溶膠的制備條件為:鈦酸丁酯、冰醋酸、水和無(wú)水乙醇的體積比為5∶4∶2∶20，反應(yīng)溫度是50℃。
　　(2)將制備好的鈦溶膠前驅(qū)體用注射器打入到活化好的毛細(xì)管內(nèi)，經(jīng)過(guò)陳化、洗滌、燒結(jié)等過(guò)程制備了二氧化鈦毛細(xì)管整體柱。通過(guò)改變鈦源的加入量控制柱內(nèi)二氧化鈦膜層的厚度，加入聚乙二醇作分散劑和致孔劑降低二氧化鈦薄膜的表面張力、防止薄

4、膜龜裂，提高薄膜的比表面積。改變煅燒溫度，研究其對(duì)二氧化鈦晶型的影響。通過(guò)光催化性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)確定出薄膜最佳制備條件:鈦酸丁酯體積含量為15.15％的溶膠體系中加入1g PEG1000，500℃煅燒5h，制備出了厚度為361nm、二氧化鈦顆粒為10nm的銳鈦礦型二氧化鈦薄膜，其比表面積為47.72m2/g，平均孔徑在8.7nm左右。30min內(nèi)光催化降解15mg/L的羅丹明B溶液，降解率為98.33％，幾乎實(shí)現(xiàn)了徹底降解。
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