论文部分内容阅读
TiO2具有稳定的化学性质、强的氧化还原性、抗光阳极腐蚀性、难溶、无毒、低成本等特点,是一种优良的光催化剂。但TiO2存在能带隙较宽、光谱响应范围窄、难以有效地利用太阳光等缺点。通常在TiO2晶体骨架中掺杂杂原子或者使用染料敏化来缩小其能带隙,提高其在可见光条件下的光量子效率;将TiO2制备成介孔结构或将其分散在硅基介孔分子筛中,使其具有均一可调的介孔孔径、大的比表面积和孔容、稳定的骨架结构,也可部分提高其催化效率。结合上述方法制得的新型介孔材料必将具有良好的光催化性能,在化学、光电子学、电磁学、材料学、环境学等诸多领域有巨大的潜在应用前景。本论文工作以具有可见光催化性能的茜素敏化钛硅介孔分子筛作为主要研究对象。利用嫁接法(Post Grafting)和一步合成法(One-pot Synthesis)制备了两种新型有序的茜素敏化钛硅介孔分子筛。第一部分,采用嫁接法,首先合成高含钛量的Ti-SBA-15介孔分子筛,然后将分子筛孔道表面羟基化,再将染料分子嫁接到孔道内;第二部分,采用一步合成法,通过溶胶-凝胶法直接合成含钛量高的茜素敏化钛硅介孔分子筛。通过FT-IR光谱、XRD、N2吸附-脱附测量、UV-Vis光谱和TG-TA分析对上述合成的介孔分子筛进行表征。研究结果表明,采用不同的合成方法,茜素均成功的合成到钛硅分子筛上。两种方法合成的产品的XRD粉末衍射测试表明其具有一定的结构有序度,TiO2为锐钛矿型,且嫁接法合成的产物晶相结构更好;N2吸附-脱附测试表明产品具有较大的比表面积和孔径,有利于吸附并催化降解有机分子;产品的UV-Vis特征峰较锐钛矿型TiO2发生了红移,这表明产品将对可见光有更强的吸收能力。FT-IR测试表明茜素和TiO2以化学键结合,更为稳定。另外,我们研究了两种茜素敏化钛硅介孔分子筛对靛红溶液的光降解作用,初步探讨了两种分子筛的可见光催化降解染料的性能。测试结果表明,90 min内,茜素敏化钛硅介孔分子筛对靛红溶液的降解效率达到了99%以上,具有较好的光催化性能。相对于一步合成的茜素敏化介孔分子筛,嫁接法合成的样品光催化降解靛红的能力更强,60 min内达到了90%,而采用一步合成法的样品中茜素与TiO2之间以化学键结合,催化稳定性较好。通过系统地研究这两种分子筛的制备过程以及结构与性能的关系,预期将为染料敏化高效光催化剂的设计与制备提供初步的实验基础。