仿生界面二氧化钛微球光催化剂的制备及其性能.pdfVIP

第27卷第 6期 化学反应工程与工艺 、，0l27．No6 2011年 12月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Dec．201l 文章编号：1001--7631(2011)0 __05l5．__06 仿生界面二氧化钛微球光催化剂的制备及其性能 叶长英，全学军，蒋 丽，张 莉，谭林燕 (重庆理工大学化学化工学院，重庆 400050) 摘要t采用模板．超声．水热法制备仿生界面 TiO：微球，并采用场发射扫描电镜 (FESEM)、N2吸附仪和 x射线衍 射 (XRD)对制备的TiO 微球样 品进行表征 结果表明，在乙醇溶液中水的体秘分数为 10％，H2O与 Ti物质的量 之比为5，Ti与表面活性剂三嵌段共聚物 P123(EO2oPO7oEO2o)物质的量之 比为46，超声作用 90min，水热定型 处理后煅烧温度为400℃的条件下，制得的TiO：光催化剂具有较高的催化活性。该光催化材料为具有多级结构的 仿生界面TiO2微球，其比表面积达 185m2／g，晶相中锐钛型与金红石型比例为 7：3，样品的实际光催化效率是商业 化Degussa-P25催化剂的3倍 以上。 关键词：光催化剂 二氯化钛徽球 仿生界面 实际光催化效率 中图分类号：0643；TQ426．6 文献标识码：A TiO2作为一种光催化材料，具有良好的理化性能和光催化活性，其制备技术是材料科学与工程领域研 究热点之一 【¨。已商业化的光催化剂 Degussa．P25山于具有高比表面积、高分散性、较优的品型组合 (锐 钛型与金红石型比值约为 (7～8)：(3～2))，因而具有 良好的光催化活性，但 Degussa-P25颗粒超细，难 以分离回收利用，因此国内外科研工作者研究了纳米 TiO2的各种固定化技术，如在多种载体上固定或制 成光催化薄膜 2【】，但单一的固定往往导致TiO2比表面积大大降低 3【】。为了保持催化剂较高的比表面积，并 解决液相使用后分离回收的问题，国内外开展了高比表面积微球型TiO2颗粒制备技术的研究4【】。植物表 面具有多层次微米和纳米复合结构 ，以便最大限度地捕获光子进行光合作用[7l8】，因此可以预测，表面具 有多级结构的仿牛界面 TiO2微球，既可提高催化剂的比表面积，又有利于在光催化反应过程中捕获光子， 从而成为新型高活性光催化微球材料 。这种仿生界面的 TiO2微球在实际工程应用中易沉降分离，有利于 实现光催化技术在实际_T业废水处理中的应用。本工作采用模板．超声．水热法制各微球，通过控制反应条 件 以制备具有仿生界嘶结构的TiO2微球，并以苯酚光催化降解反应考察了仿生界面TiO2微球的催化性能。 1实验部分 1．1TiO2微球制备 配置适当乙醇水溶液，然后加入一定量的表面活性剂三嵌段共聚物 P123 (EO2oPO7oEO2o，平均分子 量约 5800)，在充分搅拌条件下，逐滴加入一定量的钛酸丁酯 乙醇溶液，滴加完后继续搅拌反应40min， 形成 白色浑浊溶胶。在超声作用下 (工作时问8S，间隔时间5S，操作功率 250W)，将胶体滴加到 100mL 的蒸馏水中，继续作用…段‘时间后，将胶体转入到微型水热反应釜中，将其在 180℃下水热处理 10h后， 收稿 日期：2010．12．04；修订日期：20I1．05．24 作者简介l叶长英 (1984．)，女，硕士研究生；全学军 (1963-)，男，教授，通讯联系人。E-mail：hengjunq@cqut．edu．Oil 基金项 目l重庆市科技攻关项 目 (CSTC2009AB1048) 516 化学!反应：1：程 ：：【艺 2011年 12月 冷却，离心弃去 卜清液，将产物水洗 3次，醇洗 1次，-丁 105℃下干燥，干燥粉末于适当温度下在电炉 中煅烧2h，然后随炉冷却 室温 ，取…后用玛瑙 {：钵研磨，得TiO2微球样品。 1．2光催化活性评价 以苯酚光催化降解反应米评价样品活性。光催化反应在 自行设计的体积为 100mL的气体提升式光催 化反应器中