溶胶-凝胶自蔓燃法制备铁掺杂纳米TiO 2光催化剂.PDF

第２７卷 第１０期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．１０ ２０１０年１０月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｏｃｔ．２０１０ 溶胶凝胶自蔓燃法制备铁掺杂纳米ＴｉＯ 光催化剂 ２  史载锋 　宋雪芳　李　娟 （海南师范大学化学与化工学院　海口５７１１５８） 摘　要　为了研究溶胶凝胶自蔓燃法（ＳＨＳ）制备的铁掺杂纳米ＴｉＯ的光催化活性，以ＴｉＣｌ为原料制备了 ２ ４ ３＋ Ｆｅ 掺杂ＴｉＯ光催化剂，分别在低压汞灯、中压汞灯和太阳光照射下进行了亚甲基蓝降解实验。ＸＲＤ和ＳＥＭ ２ 显示，以ＴｉＣｌ为前驱体，ｎ（Ｔｉ）∶ｎ（柠檬酸）∶ｎ（ＮＨＮＯ）＝１∶３∶５，经２５０℃自蔓燃和５００℃热处理后，ＴｉＯ呈疏 ４ ４ ３ ２ 松、多孔的灰白色锐钛型粉体，粒径约为２０ｎｍ；在不同光源作用下，掺铁摩尔分数为００２％的ＴｉＯ催化活性 ２ 均最大；亚甲基蓝溶液在掺铁分数为００２％的ＴｉＯ作用下，经太阳光照９０ｍｉｎ后降解率达到了９６１％，为纯 ２ ＴｉＯ的１７８倍。 ２ 关键词　溶胶凝胶自蔓燃，铁掺杂，ＴｉＯ，光催化 ２ 中图分类号：Ｏ６１４．４　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１０）１０１１７７０５ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１０．９０８０４ 作为废水处理方法，利用太阳能进行光催化反应来降解有机物具有很好的应用前景，特别是在光温 充足的海南省，更适合于推广利用太阳光催化处理废水技术。ＴｉＯ光催化氧化技术作为一种新兴的水 ２ 污染处理技术，具有高效、节能、普遍、安全和简单的特点。目前，已报道的制备ＴｉＯ 的方法有ＴｉＣｌ气相 ２ ４ ［１］ ［２３］ ［４５］ 氧化法 、水热法 和溶胶凝胶法 等。这些方法均以有机钛盐或无机钛盐为原料，在有机介质中 水解、凝胶化、干燥和煅烧后得到产品，原料和制备成本高，不利于在废水处理中作光催化剂推广使 ［６］ 用 ，且工艺时间长，干燥和煅烧时体积收缩大，易造成颗粒间的团聚。溶胶凝胶自蔓燃法（ＳＨＳ）是一 种低温合成法，以金属硝酸盐为原料、柠檬酸为燃烧剂、硝酸铵为助燃剂，按照一定配比溶于去离子水形 成均匀的溶液，在一定的温度和ｐＨ值下，利用柠檬酸的羟基对铵离子的稳定作用，再通过Ｎ原子给出 电子形成电子对，与金属离子进行配合形成柠檬酸络合盐。经脱水、干燥成蜂窝状干凝胶，并在马福炉 中点燃，干凝胶自一处开始剧烈燃烧，发生化学反应并放出大量的生成热使得邻近的粉末温度骤升，进 一步引发化学反应，使反应维持下去，并且在燃烧过程中会产生大量的气体，从而可以得到颗粒均匀、比 表面积大的纳米粉体［７１０］。自蔓燃法具有可精确控制反应物的化学计量比和反应条件，合成温度低，工 ［７］ 艺简单，能耗低，所需时间短