论文部分内容阅读
TiO2柱撑膨润土（Ti-PILC）是一种具有大层间距、大孔径、高比表面积的层状结构材料,是光催化领域中正在研究的一种新型光催化剂。本文从廉价的钙基膨润土（Ca-Bent）出发直接制备Ca-Ti-PILC,从制备工艺、吸附性能和光催化性能进行了探讨。 1、具有大层间距和良好光催化性能的Ti-PILC的最佳制备条件为:高度分散在无水乙醇中的YiCl4与丙三醇-水混合溶剂混合形成前驱体,并与5 wt%的Ca-Bent悬浮液以钛土比20 mmol/g混合,在140℃水热反应3 h。在此条件下制备的Ca-Ti-PILC层间距最大,具有最佳的光催化性能。 2、最佳制备条件下所得Ca-Ti-PILC的XRD和FT-IR表明成功地将TiO2插入Ca-Bent层间,层间距由Ca-Bent的1.522 nm撑大到1.962 nm,层间的TiO2以锐钛型为主,TiO2和膨润土的晶层之间没有生成化学键。BET分析显示Ca-Ti-PILC的比表面积为182m2/g,是原料Ca-Bent比表面积35 m2/g的5倍多。 3、吸附性能表明:Ca-Ti-PILC和Na-Ti-PILC对甲基橙在0-30 min内的吸附动力学曲线符合Bangham方程,30 min基本达到吸附平衡。吸附等温线符合Freundlich方程。Ca-Ti-PILC的吸附量大于Na-Ti-PILC的吸附量,原因是Na+的存在降低Ti-PILC对甲基橙的吸附。Ca-Ti-PILC和Na-Ti-PILC对甲基橙的吸附热分别为-26.15 kJ/mol和-29.65 kJ/mol,为放热的物理吸附。pH值对吸附有影响,酸性条件下吸附量增大,碱性条件下吸附量减小。 4、光催化性能表明:Ca-Ti-PILC在紫外光照射下能持续稳定地生成羟基自由基,利用膨润土的吸附性将溶液中的甲基橙吸附在表面然后完全降解掉,降解反应为一级反应,kCa-Ti-PILC=2.01×10-2min-1,作为光催化剂可以重复使用。甲基橙的—N=N—键是易被攻击的活性位点,它的降解是由于发色基团的破坏所致,并不是简单的漂白或变色所致。本文经过对Ti-PILC吸附和光催化性能的考察,发现Ca-Ti-PILC和Na-Ti-PILC的光催化性能接近,使用Ca-Bent代替Na-Bent作为制备Ti-PILC的原料是可行的。