【摘 要】
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本研究采用溶胶-凝胶法合成Na2Ti6O13光催化材料,通过添加模板剂或载体对材料进行改性,制备出多孔钛酸钠和负载型钛酸钠光催化剂。实验分别以不同钠钛摩尔比为研究变量对光催化剂的光催化活性进行评估;添加不同分子量和不同用量的PEG制备出多孔钛酸钠光催化剂;以石英砂为载体,制备了Na2Ti6O13/SiO2及Na2Ti6O13/SiO2（1.5PEG2000）光催化剂,探究负载量对其降解污染物效率的
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本研究采用溶胶-凝胶法合成Na2Ti6O13光催化材料,通过添加模板剂或载体对材料进行改性,制备出多孔钛酸钠和负载型钛酸钠光催化剂。实验分别以不同钠钛摩尔比为研究变量对光催化剂的光催化活性进行评估;添加不同分子量和不同用量的PEG制备出多孔钛酸钠光催化剂;以石英砂为载体,制备了Na2Ti6O13/SiO2及Na2Ti6O13/SiO2（1.5PEG2000）光催化剂,探究负载量对其降解污染物效率的影响。借助多种表征手段XRD、SEM及TEM、FT-IR/FIR、BET及BJH、UV-Vis DRS、XPS等,从样品的形貌、结构等不同方面对合成样品进行性能分析,以氧氟沙星和活性艳红为模拟废水来评估光催化活性。此外,光催化机理表明,有机污染物分子的氧化降解主要归因于光催化剂材料表面产生的空穴。主要实验结果如下:（1）采用不同钠钛摩尔比为研究变量,制备钛酸钠光催化剂。XRD结果表明仅当钠钛摩尔比为2:6时生成了纯相的钛酸钠Na2Ti6O13晶体,其他比例伴有少量杂质峰的出现;BET及BJH结果表明2:6样品具有适宜的比表面积和孔容孔径。当添加400 mg/L的纯钛酸钠Na2Ti6O13时,光照时间至70分钟,催化剂对氧氟沙星的降解率达到95.9%。经五次循环实验后,与第一次反应相比,Na2Ti6O13样品仍保留43.0%的活性。（2）通过改变PEG的分子量和用量,制备多孔钛酸钠样品。XRD结果表明PEG的添加不会影响光催化材料钛酸钠Na2Ti6O13的物相结构;过长或者过短的PEG分子链都不能使催化剂的性能达到最佳状态;适宜的PEG用量可以促进样品形成更均匀的孔隙结构;当添加1.5 g PEG2000时,Na2Ti6O13（1.5PEG2000）比表面积达到最大,为15.7 m~2/g,且具有最大的孔径分布范围。光照至50分钟,Na2Ti6O13（1.5PEG2000）材料的降解效率达到97.0%;经五次循环实验后,与第一次反应相比,Na2Ti6O13（1.5PEG2000）样品最终仍保留51.4%的活性。（3）以石英砂为载体,观察不同负载量Na2Ti6O13/SiO2样品以及在添加模板剂后Na2Ti6O13/SiO2（1.5PEG2000）样品性能的变化。XRD结果表明负载后不会改变钛酸钠Na2Ti6O13的物相结构;SEM结果表明负载量为40%时,样品中有较多的Na2Ti6O13或Na2Ti6O13（1.5PEG2000）包裹在SiO2表面;光照120 min后样品降解效率均达到95.0%以上;且负载后样品更易于在活性艳红溶液中沉降,可以增大催化剂的回收利用率。
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