【摘 要】
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纳米二氧化钛作为一种新型无机功能材料,具有催化效率高、无毒、无污染、耐酸碱、耐光化学腐蚀等特性,在空气净化、污水处理、食品保鲜、化妆品、自洁净玻璃等各方面应用前景广
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纳米二氧化钛作为一种新型无机功能材料,具有催化效率高、无毒、无污染、耐酸碱、耐光化学腐蚀等特性,在空气净化、污水处理、食品保鲜、化妆品、自洁净玻璃等各方面应用前景广阔。因此,纳米二氧化钛的制备与应用研究倍受世界关注。 本研究以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,硝酸为催化剂,并添加冰乙酸作为螯合剂,采用溶胶-凝胶法合成二氧化钛,以甲基橙的降解率为评价指标,通过正交和单因素实验,确定了制备TiO2的最佳条件,对制备过程中的关键工艺进行研究,分析了反应条件对溶胶-凝胶形成的影响,结合XRD、FESEM、TEM、TG/DTG、UV-Vis等现代测试手段对样品进行物相组成和微观结构的分析与表征。同时对纳米二氧化钛进行银、铈元素的改性及对直接染料桃红12 B的光催化降解过程进行研究。 实验结果表明:当钛酸丁酯、水、无水乙醇、硝酸、冰醋酸的体积比为10:4:20:2:20,水解温度为40℃,在650℃下煅烧2 h时,制得的二氧化钛颗粒具有较高的催化活性。该粉体为锐钛矿相和金红石相的混合相(两者质量比为A:R=9:1),晶粒的平均直径约为21.8 nm,掺杂改性实验表明Ag、Ce的最佳掺杂量(摩尔比)分别为0.02%、0.08%,在可见光下对甲基橙的降解率分别达到78.31%、72.79%。Ag掺杂改性TiO2光催化降解直接桃红12B的最佳条件为:催化剂的投加量为0.5 g/L,溶液的初始浓度为20 mg/L,pH=5,在紫外光下反应2 h的条件下,其降解率可达97.58%,可用Langmuir—Hinshelwood一级动力学方程对低浓度下的光催化降解过程进行拟合。
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