ZnO%2fTiO-%2c2-复合微粒光催化降解四环素地研究.pdfVIP

znO／TiOz复合微粒光催化降解四环素的研究’ 余锡宾” 王桂华李和兴李洪华 (上海师范大学化学系，上悔200234) TiOz作为光催化剂降解废水和空气中的有机污染物已经进行了大量的研究并取得了 一定的实用成果；但仍存在带隙较宽，光吸收与催化活性局限于紫外光区；表面电子，空穴对 不能有效分离，量子效率不高等实际问题。复合半导体微粒可能是解决上述问题的有效方 以使电子一空穴对有效分离，具有加速光催化降解速率的作用。郝恩才等人㈨也发现cdS／ TiOz复合半导体纳米微粒在长波方向的光吸收明显增强，TiO。对CdS纳米微粒的形成具 有稳定作用。同时光激发到cds导带的电子很容易注人到TiO：导带上，由此产生电荷的有 效分离。本文作者以钛酸丁脂为原料，用溶胶一凝胶法制备了带隙相似的Zno／TiO。复合微 粒，并以此作为光催化剂，在紫外光照射下，对四环衷进行催化活性(图1)与选择性(图2)研 K 究，并用IR、UV—vis、Raman光谱研究了影响复合微粒催化活性的因素。图1为经673 (A)、873 K(B)、473 K(c)热处理的不同掺杂量的复合微粒光降解结果；图2为经四环素溶 Zn”的质量分数／，6 图1 zn抖的质量分数与 图2 ZnO／Ti02的FT—IR谱圈 温度跟降解率的关系 A：光照前IB：光照后 液浸泡后复合微粒光照前(A)后(B)的IR光谱。结果显示，TiO：微粒对四环素的光降解率 为67％左右；Zno的催化阵解率为50％左右。随着Zn掺杂量的增加，降解率提高tZn掺杂 量达到24“时，具有最高的降解率，达到96“以上。这证明掺杂zn2+的Zno／Tio。复合微粒 对四环素的光催化降解具有促进作用。热处理温度对复合微粒的催化活性也具有棱重要的 影响。ZⅡ掺杂量相同时，673 K热处理的样品光催化活性最好，873 K处理的样品次之，473 K处理的样品最差，其主要原因是晶粒粒径与结构在热处理时发生了变化。红外光谱显示： 1621、1454 cm_1处有杂环C—C和C—N双键的伸缩振动峰表明四环素在催化剂微粒表面 ·上海市教委科技发展基金资助项目(编号：cI。9801 3)}**通讯联系人 ·155· 吸附；3400 cm。1处的吸收峰是表面Ti—OH羟基吸收振动峰；光照后在2355 cm-处存在二 氧化碳的C—o吸收振动峰，2854 cm叫处出现盐酸H—cl的伸缩振动峰‘“]，2923cm叫处应 是环烷烃的亚甲基伸缩振动峰。这说明复合微粒光降解产物是HCl、CO：、H。O，具有优良的 选择性。2923 cm_1处的环烷烃的亚甲基伸缩振动峰是四环素分解时的中间产物，如果延长 光照降解时间，四环素将完全降解，该吸收峰将会消失。 873 K(c))。图3显示，Zn掺杂量增大时，复合微粒在250～400 nm的近紫外光区光吸收增 大并 A 枷0(nm) 2S0 ●∞‘nm’ 图3zno／Ti02复台徽粒的UV—vis谱图 有红移现象。这种现象说明复合微粒与TiO。微粒的性质有所不同。尽管ZnO、TiO。的能隙 相似，但Zn的掺杂扩大了光响应范围，提高了光吸收强度，增加了催化剂的表面缺陷，使光 生电子一空穴对容易分离，从而提高了光催化活性}