《疏水型纳米钛柱撑粘土对甲基橙的吸附及光催化性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《疏水型纳米钛柱撑粘土对甲基橙的吸附及光催化性能研究（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑 疏水型纳米钛柱撑粘土对甲基橙的吸附及光催化性能研究 丁雪军I ，2 ，曾祥英1 ，安太成P ，陈嘉鑫1 , 2 盛国英1 ，傅家谟1 ( 1 中国科学院广州地球化学研究所，有机地球化学国家重点实验室和广东省环境资源利用与保护重点实验 室，广州，5 1 0 6 4 0 ；2 中国科学院研究生院，北京，1 0 0 0 4 9 ) 采用具有催化活性的支撑柱( 如纳米T i 0 2 ) 来制备特殊功能的粘土复合材 料并应用于有机污染物的处理是目前在国内外受到广泛关注和研究的前沿领域。 这种技术是以粘土为合成母体，经过一系列处理手段在其原位生成支撑
2、柱 ( p i l l a r ) ，经过柱撑后的粘土将具备新的特性与功能。但目前对此类材料的研究 多是局限于单纯使用有机或无机离子化合物进行柱撑，所合成的材料对水体中的 低浓度有机污染物的处理无法将吸附和降解有效统一起来。因此，我们在本文中 探讨了一种将有机修饰和无机柱撑相结合所制备的粘土复合材料的新方法并合 成出了疏水型疏水性T i 0 2 柱撑粘土复合材料，并对这种复合材料进行了一系列 表征，且以染料甲基橙为目标污染物测试了该材料的吸附及其光催化活性。 实验部分 选用河北产膨润土为合成基质，用去离子水配置粘土的恳浮体系，搅拌状态 下溶涨2 4 小时；在一定温度下将聚乙烯醇( P V A
3、) 溶液加入已充分溶涨的膨润 土悬浮液中混合搅拌；同时采用溶胶凝胶法制备钛溶胶，陈化后滴加入前土与 P V A 混合体系中继续反应一段时间，然后离心水洗至上层清夜无氯离子检出， 将含水材料完全干燥并高温烧结，研磨过筛后于暗处保存备用；同时采用类似步 骤制备了无P V A 预处理的T i 0 2 柱撑粘土催化剂作为对照。 结果与讨论 比表面积( B E T ) 变化：与原土的B E T 比较，合成的疏水性T i 0 2 柱撑粘土 复合材料的比表面积得到了极大的提高，从初始的7 0 0m 2 g 以增大到了1 5 2 3 m 2 g 一；这主要是由于存在于粘土层间的二氧化钛支撑柱间的层问距增加，使
4、得 大量的粘土微孔孔隙得以暴露【1 】。因为材料的比表面积是和其吸附容量呈正比 的，从上面的结果可以推断经过柱撑后的复合材料将会对有机物具有良好的吸附 性能。 X 粉末衍射( x l m ) 图谱分析：将原土和疏水性T i 0 2 柱撑粘土复合材料样 品进行X R D 图谱分析；通过锐钛矿在X R D 大角度特征峰( 2 0 = - 2 5 3 0 ，3 7 9 0 ，4 7 6 0 ， 5 4 8 0 ) 及峰值的高低可对样品所含的钛结晶形态和含量进行分析【2 1 。从X R D 图 谱中能够清楚看出在经过钛柱撑及高温烧结后材料中出现了较明显的锐钛矿特 征峰，说明已成功通过柱撑反应将具有光活
5、性的锐钛晶体引入粘土中，因此可推 测其应具有一定的光催化活性。 柱撑粘土复合材料的吸附及光催化性能：本文以有机染料甲基橙为底物考察 了所制备复合柱撑材料的吸附及催化性能。从图l 中可看到在吸附平衡后仅有 1 9 的甲基橙被T i 0 2 粘土材料吸附，而分别有3 9 到4 7 的甲基橙被不同 + 通讯联系人：安太成T e l ：0 2 0 8 5 2 9 1 5 0 1 ；F a x ：0 2 0 8 5 2 9 0 7 0 6 ；E - m a i l ：a n t c 9 9 g i g a c c n 基金项目：国家自然科学基金( 4 0 3 0 2 0 1 3 ) ，广东省“十五”重大
6、科技攻关项目( 2 0 0 5 A 3 0 4 0 1 0 0 1 ) 和广东省自然科学基金( 0 3 0 4 6 6 ) 1 7 7 2 0 0 6 年全国太阳能光化学与光催化学术会议专辑 T i C E C 比例的疏水性T i 0 2 柱撑粘土复合材料吸附，比较后我们认为经过有机表 面活性剂P V A 预处理的粘土复合材料相比没有表面活性剂修饰的T i 0 2 粘土材料 有着相当优良的吸附性能；而图2 则比较了不同制备条件小所制备的催化剂的光 催化降解甲基橙的去除效率，在光照4 0m i n 后分别有9 2 和5 3 的甲基橙被亲 水性和疏水性T i 0 2 柱撑粘土复合催化剂降解；这个结
7、果说明所制备的柱撑材料 具有比较理想的催化降解活性。对于疏水性T i 0 2 柱撑粘土光催化剂较低的光活性， 我们认为可能是由于高温燃烧时产生的大量碳颗粒在定程度上阻挡U V 的照射，尽管这些 未完全燃烧的碳颗粒在一定程度上提高了复合光催化剂对疏水性有机物吸附性能，但却同时 也降低了它的光催化活性，这一结果也与X R D 结果完全一致。 图1 柱撑材料对甲基橙吸附比较图2 不同催化剂材料活性的比较 参考资料 【1 王忠杰，蔡晔，陈银飞等高校化学工程学报，1 9 9 8 ，1 2 ( 3 ) ：2 7 1 - 2 7 6 【2 】S h o j iY ，T a t s u oN ，M a k o t o H S ，M a t e r C h e m P h y s 1 9 8 7 ，1 7 ( 1 - 2 ) ：8 7 1 0 1
