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納米二氧化鈦/蒙脫石復(fù)合光催化材料的制備及降解特性研究

來源:中國凹凸棒土網(wǎng)    11-05 11:22
 非金屬礦蒙脫石因其大而規(guī)整的層架結(jié)構(gòu)和高比表面積等特性使其作為催化材料及催化劑的載體已經(jīng)受到研究者的高度重視。將二氧化鈦負(fù)載在蒙脫石表面及層間制備層狀硅酸鹽納米復(fù)合光催化材料,可用于光催化降解有機(jī)污染物、抗菌消毒及凈化空氣,是一種多功能新型友好環(huán)境材料。 本研究采用sol-gel法,系統(tǒng)考察蒙脫石礦漿濃度、鈦土比、水浴溫度、干燥溫度、洲變化、焙燒溫度、正反滴加順序、陳化時間這八個單因素對復(fù)合材料光催化活性的影響。通過因素試驗及正交試驗確定的最優(yōu)制備工藝為:蒙脫石礦漿濃度1﹪、鈦土比23mmol/g、正向滴加順序、前驅(qū)體洲值2.5、水浴溫度42℃/水浴2h、陳化16h、干燥溫度50℃/干燥2h、焙燒溫度300℃/焙燒2.5h。正交試驗表明主要的四個影響因素由高到低依次為:焙燒溫度>礦漿濃度>鈦土比>水浴溫度。300℃焙燒溫度下制備的復(fù)合材料具有最高光催化活性。 研究使用三種不同類型蒙脫石礦,采用最優(yōu)制備工藝制備得到三種不同復(fù)合材料。用其分別處理偶氮染料廢水,在降解條件為:廢水濃度為40mg/L催化劑濃度為0.3g/lOOmL,紫外光光催化反應(yīng)60min,三種材料的光催化活性由高到低依次為:TiO2/鈉基蒙脫石光催化材料(96.28﹪)>TiO2/鈣基蒙脫石光催化材料(95.87﹪)>Ti02/有機(jī)蒙脫石光催化材料(71.07﹪)。 采用X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)、原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)等測試方法對三種蒙脫石基納米二氧化鈦復(fù)合光催化材料進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明:復(fù)合光催化材料中Ti02均以銳鈦礦相存在,TiO2薄膜平均粒徑為12nm~27nm。鈣基蒙脫石表面納米TiO2晶體薄膜以單體結(jié)晶狀尖端突出向上發(fā)育;鈉基蒙脫石表面納米TiO2晶體薄膜以連生體結(jié)晶狀均勻覆蓋;有機(jī)蒙脫石表面納米TiO2晶體顆粒則以團(tuán)聚狀分布。 選取過渡金屬鈷、稀土金屬鑭作為摻雜金屬,用sol-gel法制備摻雜金屬元素納米Tio2/蒙脫石復(fù)合光催化材料,通過光催化降解試驗及X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)對材料測試表征。測試結(jié)果表明:摻雜后Ti02均出現(xiàn)“混晶相”結(jié)構(gòu),蒙脫石d(001)值增大,復(fù)合材料熱穩(wěn)定性提高。鈷摻雜后鈦出現(xiàn)+3、+4兩種價態(tài),二者原子比為47.56﹪:52.44﹪。鑭摻雜后鈦仍保持+4價。降解試驗表明:鈷、鑭在一定摻雜濃度下均能提高復(fù)合材料對偶氮染料的降解脫色率,分別為98.21﹪和96.86﹪。

    doi:
    10.7666/d.y1020798
    關(guān)鍵詞:
    蒙脫石 納米二氧化鈦 光催化 吸附 摻雜 染料廢水
    作者:
    郝騫
    學(xué)位授予單位:
    武漢理工大學(xué)
    授予學(xué)位:
    碩士
    學(xué)科專業(yè):
    礦物加工工程
    導(dǎo)師姓名:
    雷紹民
    學(xué)位年度:
    2006
    語種:
    中文
    分類號:
    X703.5
    在線出版日期:
    2007年04月28日(萬方平臺首次上網(wǎng)日期,不代表論文的發(fā)表時間)

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