低温燃烧法制备硅藻土负载稀土掺杂TiO2光催化材料与催化性能研究

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纳米TiO2具有活性高、化学性质稳定以及无毒等特性,因而在污水处理及空气净化等方面有重大的潜在应用价值。然而,纳米TiO2存在粒子小,易团聚,难回收等缺点,将其固载于载体之上,即可解决上述缺点。目前,负载型纳米二氧化钛常用制备方法如溶胶-凝胶法,醇盐水解沉淀法等,使用的原料通常为有机醇盐,价格昂贵,针对上述问题,本实验采用了“低温燃烧合成法”,以价格低廉的硫酸钛为原料,以具有纳米孔径的硅藻土为载体制备硅藻土负载纳米二氧化钛,并考察了其光催化活性。  研究表明,制备的样品均为锐钛矿和金红石组成的混合晶型,且锐钛矿占主要部分。增加柠檬酸的加入量,生成的纳米TiO2粉体粒径减小,锐钛矿相的含量逐渐减少,金红石相的含量逐渐增加。TiO2负载量过高或过低都会降低光催化活性。随着煅烧温度的升高,锐钛矿逐渐转变为金红石。煅烧时间越长,金红石相越高。稀土掺杂可细化晶粒,且能抑制锐钛矿相TiO2向金红石相的转变。通过分析确定最佳的粉体制备工艺技术参数为:柠檬酸与Ti(NO3)4摩尔比1∶0.8、pH=7.00、TiO2负载量为28.6%、煅烧温度600℃和煅烧时间2h。  以罗丹明B为目标降解物,用制备的光催化材料进行了降解有机废水的研究,结果表明,罗丹明B初始浓度、光催化剂用量、溶液pH均对光催化反应脱色率有较大的影响。较合适的光催化降解反应条件为:罗丹明B浓度10mg/L,光催化剂浓度1g/L,溶液pH=9,在最佳条件下光催化剂对罗丹明B降解率达到93%,反复使用6次后降解率依然可达81.6%。
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