高嶺土對含TiO2光催化氧化的作用影響

時間：2014-05-07 10:16:33

作者：世邦機(jī)器

含TiO2光催化氧化：TiO2以其無毒、催化活性高、氧化能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)成為較受重視和具有廣闊前景的光催化劑。TiO2在光照射下，能激發(fā)形成電子-空穴對，這些電子和空穴能遷移到顆粒的表面與吸附在表面上的物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。同時，電子和空穴也會重新組合，最終以能量的形式散發(fā)出去。光催化效率來自于兩個過程的競爭，即表面電荷的遷移速率對電子-空穴對重新結(jié)合的速率的競爭。為了提高量子效率，可通過高嶺土加工技術(shù)適當(dāng)?shù)谋砻嫒毕輥聿东@電子，使光生電子和空穴分離，這樣可以降低兩者重新結(jié)合的程度?？刂芓iO2表面性能的有效方法是選擇一些金屬離子摻入TiO2晶格中。在二氧化鈦中摻雜金屬元素是通過兩種途徑來影響二氧化鈦的光催化活性，即在二氧化鈦晶格中形成活性“小島”，影響電子和空穴的產(chǎn)生、復(fù)合及傳遞過程；金屬元素的能級位于二氧化鈦的禁帶中，引起二氧化鈦晶體的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

布和以高嶺土作為TiO2的載體，一方面通過高嶺土加工可以實(shí)現(xiàn)TiO2的固載，另一方面可以利用高嶺土的離子交換和吸附性能將有機(jī)物著效地吸附至晶粒表面，達(dá)到提高光降解效率、增大降解速率的目的。

布和以鈦酸正四丁酯為原料，采用水解沉淀法，將TiO2和硝酸鹽溶液中的幾種過渡金屬（Ni、La、Ce、Zr、Fe)負(fù)載到高嶺土上，制備出光催化劑M/TiO2/高嶺土(M為5種過渡金屬Ni、La、Ce、Zr,Fe)。幾種過渡金屬的介入并沒有影響禽嶺土與TiO2之間的晶型結(jié)構(gòu)組成，金屬和鈦離子通過離子交換很好地進(jìn)入了高嶺土的層間。另外，TiO2/高嶺土經(jīng)幾種過渡金屬負(fù)載后，除了銳鈦礦晶型結(jié)構(gòu)外，沒有其它晶型形成，表明兩者之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而是以范德華力結(jié)合的，表明TiO2/高嶺土為惰性載體。

關(guān)于Ni、La,Ce、Zr和Fe幾種過渡元素的摻雜對TiO2的光催化活性的影響進(jìn)行的研究還表明，負(fù)載幾種過渡金屬后光催化劑的光譜吸收向可見光方向發(fā)生了明顯的移動，光譜吸收強(qiáng)度也有明顯提高，這種光吸收性能的改變表明它具有了可見光下的催化活性。Ce/TiO2/高嶺土復(fù)合光催化劑的光譜吸收向可見光方向移動的效果卓越，可能是由于Ce3+向Ce4+轉(zhuǎn)化，而Ce4+可以在光激發(fā)下產(chǎn)生電子-空穴的有效分離，在復(fù)合催化劑中，這種可變價使得CeO2具有很好的電子轉(zhuǎn)移特性，使催化劑對近紫外線吸收能力有所增強(qiáng)。