TiO2/花生壳生物炭基纳米复合材料的制备及其吸附-光催化性能

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本文选取废弃花生壳为碳源和模板,以钛酸四丁酯、六水合硝酸镧、五水合氯化锡,为钛、镧、锡源,利用不同方法分别制备了TiO2@C、La2O3/TiO2@C、Sn/TiO2@C纳米复合材料;通过XRD、BET、XPS、IR、Raman、SEM、TEM、PL、EIS、Uv-vis等多种表征技术对所得样品的物相组成、化学状态、形貌、电荷传输、光吸收等等进行了分析表征。在300 W汞灯和350 W氙灯的光源条件下,以染料亚甲基蓝(MB)、盐酸四环素(HTC)为模拟污染物,通过其光催化降解进行了样品光催化性能的表征;且借助于活性物种的研究对目标材料的吸附-光催化过程进行了探究。该实验方案绿色环保,实验原料廉价易得,所得半导体催化剂光催化性能优异,重复利用性较好。具体内容如下:1.采用简单的两步煅烧法,通过改变生物质的不同热解温度(600-750℃)、目标材料的活化温度(400-600℃)以及生物炭(PC)的用量(0.0-0.3 g)制备了三系列的TiO2@C纳米材料。通过各种技术的表征及其吸附和光催化性能的研究,结果表明:当生物质碳化温度为700℃、复合样品活化温度为500℃、生物炭用量为0.2 g时,所制备的复合材料TiO2@C具有类石墨烯状结构,其光催化氧化性能是TiO2的近4倍;相关表征与对比实验的结果表明,样品光催化性能的提高可能是由于类石墨烯PC与自引入的N/O杂原子之间的协同作用以及TiO2与PC之间强的相互所致。2.以六水合硝酸镧为镧源,采用溶剂热-煅烧法制备了三系列La2O3/TiO2@C光催化纳米复合材料,同样考察了煅烧温度(600-800℃)、花生壳生物质的用量(0.0-0.5 g)、La2O3的用量(0.0%-15%)对样品物相组成、形貌和吸附与光催化性能的影响。3.采用(2)实验方案,将六水合硝酸镧换作五水四氯化锡制备了一系列Sn/TiO2@C光催化纳米材料,同样考察了生物质的用量、Sn的用量以及煅烧温度对样品光催化性能的影响。
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