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纳米级Ti02是一种优良的光催化剂,它在紫外光照射下可以将大部分有机物分解,具有化学性质稳定、难溶、无毒、成本低等特点。目前有关纳米Ti02光催化氧化的研究很多。Ti02纳米纤维本身具有较大的比表面积,又易于回收过滤,容易与被处理体系分离。因此,Ti02纳米纤维是一种具有较好应用前景的光催化材料。
本文采用静电纺丝技术制备了Ti02纳米纤维。并以罗丹明B溶液为降解物研究了Ti02纳米纤维的光催化性能。
实验内容及数据
样品的表征
实验利用Y-2000型X射线衍射仪进行结构分析,用Cu靶Ka辐射,采用Ni作滤波片,工作电流为20mA,电压为40kV,扫描速度为3°/min,步长为0.02°;采用日本日立公司生產的S-4200型扫描电子显微镜。
XRD分析。图1为PVP/Ti (S04):复合纤维及焙烧700℃的样品的XRD图。由图1可见,常温下样品有较宽的PVP衍射峰,如图中a曲线所示;700℃时,在2θ=25°处出现衍射峰,此峰为锐钛矿型TiO2的特征衍射峰,同时在2θ=27°、36°、54°处,出现金红石型Ti02(110)、(101)、(211)晶面的特征衍射峰,说明在700℃时锐钛矿型Ti02和金红石型Ti02共存,其中以金红石型Ti02为主。
SEM分析。从图2可以看出,焙烧温度为700℃时,纤维表面均匀且较细,平均直径70mn,纤维长度>300μm。
光催化实验条件的优化
选用700℃焙烧所得的Ti02纳米纤维进行光催化实验。在其投入量分别为0.2g/L、0.5g/L、1.Og/L、1.5g/L、2.Og/L时分别进行吸光度曲线分析。实验结果表明Ti02纳米纤维最佳投入量为1.Og/L,此时降解率为100%。
不同降解液浓度对光催化效果的影响。Ti02纳米纤维的投入量为1.0g/L时,分别降解不同浓度的罗丹明B溶液,从而得出不同降解液浓度对光催化性能的影响,如图3所示。
该项目获得第29届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技发明类一等奖。
专家评语
本项目发明利用制备出的二氧化钛光催化剂降解了罗丹明B溶液,具有重要的现实意义。罗丹明B又称玫瑰红B或碱性玫瑰精,俗称花粉红,是一种具有鲜桃红色的人工合成染料。它广泛用作实验室中的细胞荧光染色剂和有色玻璃、特色烟花爆竹的制造,也曾用作食品添加剂,但后来实验证明罗丹明B会致癌,现已不允许用作食品染色。建议制备更大比表面积的纳米纤维,如空心纳米纤维,优化催化效果。
本文采用静电纺丝技术制备了Ti02纳米纤维。并以罗丹明B溶液为降解物研究了Ti02纳米纤维的光催化性能。
实验内容及数据
样品的表征
实验利用Y-2000型X射线衍射仪进行结构分析,用Cu靶Ka辐射,采用Ni作滤波片,工作电流为20mA,电压为40kV,扫描速度为3°/min,步长为0.02°;采用日本日立公司生產的S-4200型扫描电子显微镜。
XRD分析。图1为PVP/Ti (S04):复合纤维及焙烧700℃的样品的XRD图。由图1可见,常温下样品有较宽的PVP衍射峰,如图中a曲线所示;700℃时,在2θ=25°处出现衍射峰,此峰为锐钛矿型TiO2的特征衍射峰,同时在2θ=27°、36°、54°处,出现金红石型Ti02(110)、(101)、(211)晶面的特征衍射峰,说明在700℃时锐钛矿型Ti02和金红石型Ti02共存,其中以金红石型Ti02为主。
SEM分析。从图2可以看出,焙烧温度为700℃时,纤维表面均匀且较细,平均直径70mn,纤维长度>300μm。
光催化实验条件的优化
选用700℃焙烧所得的Ti02纳米纤维进行光催化实验。在其投入量分别为0.2g/L、0.5g/L、1.Og/L、1.5g/L、2.Og/L时分别进行吸光度曲线分析。实验结果表明Ti02纳米纤维最佳投入量为1.Og/L,此时降解率为100%。
不同降解液浓度对光催化效果的影响。Ti02纳米纤维的投入量为1.0g/L时,分别降解不同浓度的罗丹明B溶液,从而得出不同降解液浓度对光催化性能的影响,如图3所示。
该项目获得第29届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技发明类一等奖。
专家评语
本项目发明利用制备出的二氧化钛光催化剂降解了罗丹明B溶液,具有重要的现实意义。罗丹明B又称玫瑰红B或碱性玫瑰精,俗称花粉红,是一种具有鲜桃红色的人工合成染料。它广泛用作实验室中的细胞荧光染色剂和有色玻璃、特色烟花爆竹的制造,也曾用作食品添加剂,但后来实验证明罗丹明B会致癌,现已不允许用作食品染色。建议制备更大比表面积的纳米纤维,如空心纳米纤维,优化催化效果。