TiO2／沸石复合物结构与光催化性能.pdfVIP

维普资讯 第 17卷 第 6期 无 机 材 料 学 报 、，01．17．No．6 2002年 11月 JournalofInorganicM aterials Nov．，2002 文章编号：1000-324X(2002)06-1301-05 TiO2／沸石复合物结构与光催化性能 蒋 引珊，金为群 ，张 军，方送 生 (吉林大学材料科学与工程学院，长春 130026) 摘 要：利用天然沸石作载体制备TiO2／沸石复合物光催化材料，从晶相分析和热分析证实 以TIC14为钛源，锐钛矿在水相体系 中可直接在沸石表面生成 ，并牢 固结合，同时引起沸石矿 物结构的调整．实验研究了在阳光照射下光催化材料对 甲基橙和亚 甲基蓝的分解脱色效果 ，不 需高温处理的样 品光催化性能优于经高温处理的，脱色率接近 100％，结合牢 固，并可重复使 用． 关 键 词 ：天然沸石 ；TiO2；复合体结构 ；脱色率 中图分类号 ：O644 文献标识码 ：A 1 引言 锐钛矿型二氧化钛具有在光能激发下降解有机物的性能，已成为环境领域和无机材料 科学最为活跃的一个研究方 向，具有实际应用的广阔前景．为使 Ti02光催化剂便于 回收利 用，固结 TiO2技术 已成为关键问题之一，部分学者研究了TiO2光催化薄膜的制备技术与 微观结构 l【I2】，并通过实验证实基体材料种类对 TiO2光催化性能的影响 3【】_有 的研究 已涉及 到 以玻璃 、单晶硅 、导 电玻璃等为载体制备薄膜催化剂，探讨载体种类对催化剂性能的关 系 4【15】．同时多数研究指出，合成的Ti02不经热处理前是无定型的，催化性能较差，需经一 定温度 (400~500。C)处理才可生成锐钛矿型 TiOt~J．高温处理不仅促进 TiO2晶型转变生成 锐钛矿 ，还可使 TiO2与基体 间烧结，并产生微孔，提高性能．有些学者详细研究了四氯化 钛水解制备二氧化钛纳米晶的影响因素 [8】】为二氧化钛光催化材料的制备与应用进行了深 入而有意义的探索．本项研究采用具有架状结构的天然沸石为基体，负载 Ti02制备的光催 化材料不经高温处理就可牢固结合并生成锐钛矿型 TiO2，具有优异的催化性能．通过对 甲 基橙 、亚 甲基蓝溶液光解实验证实 了这一点，天然沸石来源丰富，价格低廉，比表面积大吸 附能力强，可以与 TiO2牢固结合，获得性能稳定的光催化材料． 2 实验部分 2．1原料与样 品制备 沸石采用吉林省产天然沸石，主要成分为丝光沸石和钙沸石，阳离子交换量为96mmol／100g 粉碎至 100目备用．TIC14分析纯．取沸石粉 5g，加入 10倍水搅拌并调整 pH为 2，常温下移 入 4mLTiC14溶液 (纯度为99％)，相当于沸石阳离子交换量的4倍 以上，继续搅拌，使 Ti+ 收稿 日期 ：2001—10-10，收到修改稿 日期 ：2001—12-10 基金项 目： 国家 自然科学基金 作者简介 ；蒋引珊 (1954-)，女，硕士，教授． E-mail：Cysgs~public．cc．j1．cn 维普资讯 1302 无 机 材 料 学 报 17卷 与沸石充分结合，在 85—90。C保温 30min，用NaOH溶液调节 pH=7，使 Ti+全部生成 TiO2， 分离水洗 ，去除漂浮的微细 TiO2粉末，在 100。C下烘干 ．部分样 品在 500。C焙烧 1h． 2．2 样 品物化性能表征 晶相分析 ：日本岛津 XD一3型衍射仪，测试条件为 ：管压 40kV，管流 30mA，扫描速度 40／min，时间常数 2，计算率 2K．测试天然沸石原样、制备的TiO2／沸石复合物、经高温处理 的TiO2／沸石复合物． 热分析 ：采用 LCT一2B高温微量差热天平，测试条件 ：样品量 10mg，升温速率 20。C／min， 测试原样和制备样品的TG—DTA 曲线．