纳米光催化材料的固载及其性能研究

来源 :中国日用化学工业研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:juliediar
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以γ-Al2O3为载体,利用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/γ-Al2O3复合物。以ZnO为光催化剂,通过氨浸法与均匀沉淀法结合,将纳米ZnO负载到了γ-Al2O3和活性炭载体上。在此基础上,用硝酸银作为改性剂,制得了Ag改性纳米ZnO/γ-Al2O3复合物。利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附、X光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱等方法对所制备的复合物进行了表征。以难以生物降解的苯酚为模型污染物,在紫外光照下考察了所制备复合物的光催化性能。   通过溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2/γ-Al2O3复合物中的TiO2粒径在纳米级,且随着煅烧温度的升高颗粒有变大的趋势。通过光降解苯酚溶液考察了煅烧温度和复合物用量对降解率的影响,结果发现,随着煅烧温度和复合物用量的升高,苯酚溶液的降解率呈先增大后减小的趋势。在煅烧温度为500℃下制备的复合物,用量为3g/L时对苯酚溶液的降解率达到最大值45.6%,同时,比较了负载前后催化剂对苯酚溶液的催化性能,结果显示,负载后复合物的催化性能比负载前提高了约7%。最后考察了复合物的重复使用情况,重复使用3次后,苯酚溶液的降解率下降了约25%。   以γ-Al2O3和活性炭为载体,在300℃煅烧条件下不同质量比制备的复合物中ZnO的粒径小于10 nm,随着复合物中ZnO比例的增加,ZnO颗粒有增大的趋势。考察了原料比、复合物用量以及苯酚溶液初始浓度对降解率的影响,结果显示随复合物中ZnO比例、复合物用量以及苯酚溶液初始浓度的增加,苯酚溶液的降解率均呈先增大后减小的趋势,当苯酚溶液初始浓度为10mg/L,质量比为2:1制备的ZnO/γ-Al2O3复合物和质量比为1:2制备的ZnO/AC复合物用量分别为3g/L和4g/L时苯酚溶液的降解率达到最大值,分别为87.6%和65.1%。并且负载后复合物对苯酚溶液的降解率较未负载时ZnO对苯酚溶液的降解率均提高了约13%。复合物重复使用3次后,苯酚溶液的降解率分别下降了约20%和16%。    用贵金属Ag对纳米ZnO/γ-Al2O3复合物改性研究表明,在300℃煅烧条件下,Ag在复合物中以Ag0形态存在。紫外-可见漫反射光谱结果表明Ag改性后,复合物的光响应范围变宽,对可见光有了一定的吸收。苯酚溶液的光降解实验结果显示,Ag改性后复合物对苯酚溶液的降解率较改性前均有所提高,且随Ag含量的增加,降解率先增大后减小,在Ag摩尔含量为0.8%时达到最大值99.5%。改性后的复合物重复使用3次后,苯酚溶液的降解率仍可达73.4%。   对苯酚溶液的光催化降解实验研究表明:ZnO及ZnO/γ-Al2O3复合物的活性高于ZiO2及TiO2/γ-Al2O3复合物的活性,用不同载体负载相同光催化剂制备的复合物的光催化性能不同,贵金属改性可以拓宽光催化剂的光响应范围,从而提高其光催化活性。
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