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随着人们生活水平的提高,伴随的环境污染也日渐严重威胁人们的健康和生态环境。目前因难以生化降解的有机染料的大量产生成为了威胁生态的一个重要因素。TiO2光催化降解有毒污染物是目前最有效的污水处理方法之一,被认为是最有希望产业化的一项技术。SiO2气凝胶是一种轻质的多孔材料,具有低折射率、低导电性、低声阻抗、低密度、高比表面积、强吸附性等多种独特的性质,是良好的催化剂载体材料。本文旨在通过常压干燥的方式制备高比表面积的SiO2/TiO2复合气凝胶,希望该气凝胶同时具备TiO2的光催化活性和多孔材料的吸附特性,克服TiO2气凝胶网络强度差,粉状TiO2存吸附能力不足、难以分离,气凝胶超临界干燥成本较高等问题。 本研究主要内容包括:⑴以正硅酸乙酯(TEOS),钛酸四丁酯(TBT)为源,以乙酸为络合剂和催化剂,经过常压干燥过程制备了SiO2/TiO2复合气凝胶,其呈疏松多孔状结构,硅钛元素均匀分布。⑵详细探讨了硅钛摩尔比对气凝胶结构、气凝胶粉体振实密度、比表面和孔径的影响。结果表明,随着Si含量的增大,气凝胶粉体的振实密度减小。当Si/(Si+ Ti)=0.5时,比表面积达最大值667 m2/g,与通过超临界干燥制备的气凝胶的比表面积相当,平均孔径和孔容分别为3.4 nm、0.68 cm3/g。⑶详细研究了煅烧温度对气凝胶结构和结晶性的影响。结果表明,煅烧后,比表面积降低,平均孔径和孔容均增大。随着煅烧温度的升高,比表面积进一步减小,但是孔径和孔容变化不大。煅烧后复合气凝胶的XRD结果表明,随着Si含量降低,结晶性增强,晶粒长大,这是由于SiO2的存在阻碍了锐钛矿相TiO2的生成。⑷研究了气凝胶对亚甲基蓝(MB)的吸附和光催化性能。结果表明吸附行为满足二级动力学方程,光催化反应符合一级速率方程。随着煅烧温度的升高和Si/(Si+Ti)的减小,催化活性增大。催化效果与商用P25相当,但是复合气凝胶能更好地吸附MB以及从体系中分离。良好的光催化效果来自于气凝胶中Si-OH的吸附和纳米TiO2产生的氧化性自由基的共同作用。