磁性二氧化钛纳米粒子的制备及其光催化性能-分子催化.PDF

　第２２卷 第６期 分　　子　　催　　化 Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．６　 　２００８年１２月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＯＬＥＣＵＬＡＲＣＡＴＡＬＹＳＩＳ（ＣＨＩＮＡ） Ｄｅｃ．　２００８　 文章编号：１００１３５５５（２００８）０６０５５５０６ 磁性二氧化钛纳米粒子的制备及其光催化性能 １ １ ２ 李和平 ，王宙东 ，邹贵荣 （１．长沙理工大学 化学与环境工程学院，湖南 长沙４１００７７； ２．东北电网有限公司大连培训中心，辽宁 大连 １１６０２３） 摘 要：以硫酸钛和ＦｅＯ为原料，采用共沉淀法制备了掺杂不同量ＦｅＯ的磁性纳米ＴｉＯ（ＦｅＴｉＯ ），通过Ｘ ３ ４ ３ ４ ２ ｙ ２＋ｘ 射线衍射（ＸＲＤ）、热重差示扫描量热（ＴＧＤＳＣ）、紫外可见吸收光谱（ＵＶＶｉｓ）和荧光光谱等分析手段对样品的 晶体类型、光谱吸收特征和磁响应性等进行了表征；以太阳光为光源，考察其对甲基橙的光催化降解活性．结果 表明，ＦｅＴｉＯ 纳米粒子主要以锐钛矿相存在，粒子的粒径约为１２ｎｍ；在８ｍＴ外加磁场作用下，粒子悬浮液的 ｙ ２＋ｘ ２＋ 吸光度在１２ｍｉｎ内减少７０％，而无外加磁场时仅减少２５％，说明ＦｅＴｉＯ 纳米粒子具有良好的磁响应性．Ｆｅ ｙ ２＋ｘ ３＋ 和Ｆｅ 离子掺入ＴｉＯ后，使ＴｉＯ晶格形成缺陷，使吸收带边由３８０ｎｍ红移到４６０ｎｍ，从而提高了ＴｉＯ对可见光 ２ ２ ２ 的吸收效率．Ｆｅ的最佳掺杂量为Ｔｉ的０．０５％（摩尔比），该催化剂在２４０ｍｉｎ内对甲基橙的降解率接近１００％；加 入少量ＨＯ能显著提高Ｆｅ ＴｉＯ的光催化性能，在２０ｍｉｎ内对甲基橙的降解率即接近１００％． ２ ２ ０．０５ ２ 关　键　词：光催化；二氧化钛；磁性；掺杂 中图分类号：Ｏ６９；Ｘ７０３；Ｏ６４３．３２ 文献标识码：Ａ 　　在光催化领域，纳米ＴｉＯ作为光催化剂具有稳 ２ １实验 定、高效、无毒、廉价、应用范围广以及不产生二 次污染等优点［１～２］．但ＴｉＯ的光响应范围较窄，只 １．１仪器 ２ 能被波长较短的紫外线激发，太阳光利用率低；并 热重差示扫描量热联用仪（Ｌａｂｓｙｓ１６００）；紫 由于纳米ＴｉＯ颗粒细微、不易沉淀而难回收，活性 外可见分光光度计（ＴＵ１９０１），由积分球测定漫反 ２ 成分损失大，不利于催化剂的再生和再利用．故要 射光谱（ＤＲＳ）；荧光分光光度仪（Ｌｓ４５），激发波 实现此技术应用于大规模的水处理，必须解决光催 长为２３０ｎｍ；离心分离机（ＴＧＬ１６ＧＡ）；超声波清 化剂的回收问题及提高光催化剂的活性．对纳米 洗器（ＫＱ１００Ｂ）；Ｘ射线衍射仪（Ｄ／ＭＡＸＡ），石 ＴｉＯ进行掺杂改性，可增大光吸收范围、有效抑制 墨晶体单色器， 为０．１５４１８ｎｍ． ２