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高岭土对含TiO2光催化氧化的作用影响

时间:2014-05-07 10:16:33

编辑:世邦机器

含TiO2光催化氧化:TiO2以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点成为较受重视和具有广阔前景的光催化剂。TiO2在光照射下,能激发形成电子-空穴对,这些电子和空穴能迁移到颗粒的表面与吸附在表面上的物质发生氧化还原反应。同时,电子和空穴也会重新组合,最终以能量的形式散发出去。光催化效率来自于两个过程的竞争,即表面电荷的迁移速率对电子-空穴对重新结合的速率的竞争。为了提高量子效率,可通过高岭土加工技术适当的表面缺陷来捕获电子,使光生电子和空穴分离,这样可以降低两者重新结合的程度。控制TiO2表面性能的有效方法是选择一些金属离子掺入TiO2晶格中。在二氧化钛中掺杂金属元素是通过两种途径来影响二氧化钛的光催化活性,即在二氧化钛晶格中形成活性“小岛”,影响电子和空穴的产生、复合及传递过程;金属元素的能级位于二氧化钛的禁带中,引起二氧化钛晶体的能带结构发生变化。

布和以高岭土作为TiO2的载体,一方面通过高岭土加工可以实现TiO2的固载,另一方面可以利用高岭土的离子交换和吸附性能将有机物着效地吸附至晶粒表面,达到提高光降解效率、增大降解速率的目的。

布和以钛酸正四丁酯为原料,采用水解沉淀法,将TiO2和硝酸盐溶液中的几种过渡金属(Ni、La、Ce、Zr、Fe)负载到高岭土上,制备出光催化剂M/TiO2/高岭土(M为5种过渡金属Ni、La、Ce、Zr,Fe)。几种过渡金属的介入并没有影响禽岭土与TiO2之间的晶型结构组成,金属和钛离子通过离子交换很好地进入了高岭土的层间。另外,TiO2/高岭土经几种过渡金属负载后,除了锐钛矿晶型结构外,没有其它晶型形成,表明两者之间没有发生化学反应,而是以范德华力结合的,表明TiO2/高岭土为惰性载体。

关于Ni、La,Ce、Zr和Fe几种过渡元素的掺杂对TiO2的光催化活性的影响进行的研究还表明,负载几种过渡金属后光催化剂的光谱吸取向可见光方向发生了明显的移动,光谱吸取强度也有明显提高,这种光吸取性能的改变表明它具有了可见光下的催化活性。Ce/TiO2/高岭土复合光催化剂的光谱吸取向可见光方向移动的效果卓越,可能是由于Ce3+向Ce4+转化,而Ce4+可以在光激发下产生电子-空穴的有效分离,在复合催化剂中,这种可变价使得CeO2具有很好的电子转移特性,使催化剂对近紫外线吸取能力有所增强。

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