论文部分内容阅读
在众多半导体光催化材料中,Ti02以其高的光催化活性备受关注,但由于纯的Ti02比表面积小,粉体粒度小等缺陷使其光催化效果下降。研究发现,当多孔材料的骨架内或表面含有高度分散的金属离子时,这些材料同样会产生明显的光催化性能。基于以上因素,将Ti元素引入多孔材料中是制备光催化材料的一种方法。传统的方法是利用溶胶凝胶法将过渡金属离子引入至多孔材料中。但利用这种传统方法合成出的催化材料,催化活性中心不明,不利于研究反应机理。经过多年研究,表面金属有机化学这一学科的出现极大地推动了催化学科的发展。表面金属有机化学方法是一种将过渡金属离子引入多孔材料的新的方法,它主要研究金属有机化合物与固体表面的反应。利用这种方法,通过金属有机化合物与固体表面的反应,并通过后续处理得到表面催化活性中心明确的具有特殊性能的催化材料,解决了传统方法合成催化材料所遇到的问题。该方法己逐渐成为催化领域的研究热点。本文利用表面金属有机的化学方法,分别以MCM-41以及MIL-101多孔材料为载体,制备出了多孔材料表面二氧化钛改性化合物,并通过FT-IR、TEM、EDAX、 XPS、XRD和TG等方法对不同的产物进行了结构表征,并将其应用于光催化降解甲基橙溶液,初步考察了它们的光催化性能。本论文研究主要内容如下:1.以四氮二甲基钛为前驱体,将其接枝于500℃活化处理的MCM-41分子筛表面,并多次利用表面金属有机化学的方法,分别得到了分子筛表面经二氧化钛不同次数修饰的样品,分别将不同的样品命名为MCM-41/(TiO2)(1), MCM-41/(TiO2)(2), MCM-41/(TiO2)(3), MCM-41/(TiO2)(4), MCM-41/(TiO2)(5)并通过FT-IR、TEM、EDAX、XPS、XRD和TG一系列的表征,发现:分子筛表面经二氧化钛不同次数修饰的样品中钛均以正四价存在,并且随着表面修饰次数的不断增加,钛含量也不断的增加,并且在分子筛表面并未形成Ti02的晶型,表明二氧化钛以高分散的形式存在于分子筛表面。另外,经过高温活化处理,MCM-41分子筛孔道结构依然保持完整。2.以四氮二甲基钛为前驱体,将其接枝于150℃活化处理的MIL-101多孔材料表面,并利用表面金属有机化学的方法,得到MIL-101表面二氧化钛修饰的多孔材料,该化合物命名为MIL-101/TiO2,并通过FT-IR、TEM、EDAX、XPS、XRD和TG等一系列的表征,发现:样品中钛均以正四价存在,并且MIL-101表面并未形成Ti02的晶型,表明二氧化钛以高分散的形式存在于MIL-101表面。另外,经过活化处理,MIL-101依然保持其完整的八面体结构。3.分别考察了不同样品对甲基橙溶液的光降解性能,并初步研究了催化剂的添加量以及溶液的初始浓度对光催化反应的影响。实验结果表明:MCM-41/(TiO2)(2), MCM-41/(TiO2)(3)对甲基橙溶液的脱色率影响较大;MIL-101/TiO2表现出一定的光催化效果。