活性炭负载Cu离子掺杂纳米TiO2颗粒的制备及光催化性能.pdfVIP

V01．28 高等学校化学学报 No．9 200 CHEMICALOF 1710一1715 7年9月 JOURNALCHINESEUNIVERSmES 活性炭负载Cu离子掺杂纳米Ti02 颗粒的制备及光催化性能、 李佑稷，宋智娟，李志平，欧阳玉祝，颜文斌 (吉首大学化学化工学院，吉首416000) 摘要采用溶胶一凝胶法在活性炭(Ac)表面负载掺杂cu离子的TiO：纳米颗粒，制备负载型掺杂cf+-rio：／ 解试验，分析活性炭载体的比表面积和cu离子掺杂量对负载型掺杂催化剂光催化活性的影响．结果表明， cu以+2价存在，Ti以少量的+3价存在；riO：纳朱颗粒具有量子尺寸效应，吸光周值显著蓝移，并使光谱 相应范围向可见光区拓展；另外，适量cu离子的掺杂降低了负载型Ti吼／AC的荧光强度．负载和高温处理 没有改变活性炭载体的微观结构．以AC，为载体和质量分数为3％的cu离子掺杂所制各的3％cun·TiO：／ AC，催化剂的活性最高，并且该催化剂便于回收，在重复使用中也表现出很高的光催化活性． 关键词氧化钛纳米颗粒；掺杂；铜离子；活性炭；光催化 中国分类号0643．36 文献标识码A 文章编号0251-0790(2007)09—1710436 速发展，尤其有关光催化降解水中有机污染物的研究已成为环保领域中的一个热点．纳米TiO：无毒、 性能稳定、具有抗化学和抗光腐蚀、对水中有机污染物无选择性、矿化彻底、无二次污染等优点，是一 种具有广阔应用前景的光催化氧化剂”“o．目前限制其应用主要有两种因素：一是纳米TiO：颗粒较 小，使用时易流失、易团聚、难以分离回收和循环使用，片且在处理低浓度有机污染物因TiO：颗粒周 围有机物浓度小而光催化效率低等缺点；二是其禁带较宽，只能对紫外光有响应，而且电子和空穴容 易复合，所以催化效率低．对此，可采用掺杂”1、半导体复合”1、有机物敏化”1和贵金属沉积”“等表 面修饰手段提高其催化效率；还可以将TiO：负载于合适的载体上，使其易于循环使用和增大TiO：颗 粒光催化环境中有机物浓度．常用的催化剂载体有玻璃类””和吸附剂类”2。等，其中以活性炭为载体 制备的TiO：复合光催化剂，在对空气净化和水中有机物降解方面表现出很高的光催化活性”…． 的光催化剂，并研究了掺杂量及高温热处理工艺对TiO：相转变和光催化活性的影响．然而，到目前为 止还未见同时采用cu离子掺杂和活性炭负载提高TiO：光催化性能的研究报道． 本文采用溶胶．凝胶技术制备了掺杂cu离子的TiO：溶胶，利用超声波将Cu“-TiO：溶胶均匀地负 载于活性炭上，通过干燥、热处理过程制备掺杂负载型Cu“．rio：／AC复合光催化剂．以罗丹明B的水 溶液为光催化降解对象，分析在掺杂离子和载体的共同作用下Cu“-TiO：／AC的光催化活性，探讨了 掺杂离子和载体的双层作用对提高TiO：纳米粒子光催化活性的机理，并通过其对罗丹明B的降解反 应，寻找能用于降解水中有机污染物、便于回收使用的高效光催化剂． 1实验部分 1．1试剂与仪器 钛酸丁酯为分析纯，北京化工厂产品；无水乙醇为分析纯，湖南师范大学化工厂产品；聚乙二胺、 收稿日期：2{307-05-21． c咖 联系^简介：李佑稷．男，博士，副教授，从事功能材料研究．E-wail：bcelyj@163 万方数据万方数据 No．9 李佑稷等：活性炭负戢cu离子掺杂纳来TiO：颗粒的制备厘光催化性能 1711 硝酸铜、浓盐酸为分析纯，北京益利精细化学品有限公司产品；4种椰子壳活性炭AC。，AC：，AC，和 AC．，其比表面积(BET)分别为485．8，846．5，998．3和1198．7 种Ti02纳米粉体，是一种常用的高效光催化剂． 采用日本RigakuD／MAX-3C型x射线衍射仪分析晶体结构；比表面积采用美国康塔公司的 (ESR)在室温下对光催化剂中Ti的化学价态进行分析研究，实验条件：微波频率p=9．43