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              納米二氧化鈦/蒙脫石復合光催化材料的制備及降解特性研究

              來源:中國凹凸棒土網    11-05 11:22
               非金屬礦蒙脫石因其大而規整的層架結構和高比表面積等特性使其作為催化材料及催化劑的載體已經受到研究者的高度重視。將二氧化鈦負載在蒙脫石表面及層間制備層狀硅酸鹽納米復合光催化材料,可用于光催化降解有機污染物、抗菌消毒及凈化空氣,是一種多功能新型友好環境材料。 本研究采用sol-gel法,系統考察蒙脫石礦漿濃度、鈦土比、水浴溫度、干燥溫度、洲變化、焙燒溫度、正反滴加順序、陳化時間這八個單因素對復合材料光催化活性的影響。通過因素試驗及正交試驗確定的最優制備工藝為:蒙脫石礦漿濃度1﹪、鈦土比23mmol/g、正向滴加順序、前驅體洲值2.5、水浴溫度42℃/水浴2h、陳化16h、干燥溫度50℃/干燥2h、焙燒溫度300℃/焙燒2.5h。正交試驗表明主要的四個影響因素由高到低依次為:焙燒溫度>礦漿濃度>鈦土比>水浴溫度。300℃焙燒溫度下制備的復合材料具有最高光催化活性。 研究使用三種不同類型蒙脫石礦,采用最優制備工藝制備得到三種不同復合材料。用其分別處理偶氮染料廢水,在降解條件為:廢水濃度為40mg/L催化劑濃度為0.3g/lOOmL,紫外光光催化反應60min,三種材料的光催化活性由高到低依次為:TiO2/鈉基蒙脫石光催化材料(96.28﹪)>TiO2/鈣基蒙脫石光催化材料(95.87﹪)>Ti02/有機蒙脫石光催化材料(71.07﹪)。 采用X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FT-IR)、原子力顯微鏡(AFM)、掃描電鏡(SEM)等測試方法對三種蒙脫石基納米二氧化鈦復合光催化材料進行表征分析。結果表明:復合光催化材料中Ti02均以銳鈦礦相存在,TiO2薄膜平均粒徑為12nm~27nm。鈣基蒙脫石表面納米TiO2晶體薄膜以單體結晶狀尖端突出向上發育;鈉基蒙脫石表面納米TiO2晶體薄膜以連生體結晶狀均勻覆蓋;有機蒙脫石表面納米TiO2晶體顆粒則以團聚狀分布。 選取過渡金屬鈷、稀土金屬鑭作為摻雜金屬,用sol-gel法制備摻雜金屬元素納米Tio2/蒙脫石復合光催化材料,通過光催化降解試驗及X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)對材料測試表征。測試結果表明:摻雜后Ti02均出現“混晶相”結構,蒙脫石d(001)值增大,復合材料熱穩定性提高。鈷摻雜后鈦出現+3、+4兩種價態,二者原子比為47.56﹪:52.44﹪。鑭摻雜后鈦仍保持+4價。降解試驗表明:鈷、鑭在一定摻雜濃度下均能提高復合材料對偶氮染料的降解脫色率,分別為98.21﹪和96.86﹪。

                  doi:
                  10.7666/d.y1020798
                  關鍵詞:
                  蒙脫石 納米二氧化鈦 光催化 吸附 摻雜 染料廢水
                  作者:
                  郝騫
                  學位授予單位:
                  武漢理工大學
                  授予學位:
                  碩士
                  學科專業:
                  礦物加工工程
                  導師姓名:
                  雷紹民
                  學位年度:
                  2006
                  語種:
                  中文
                  分類號:
                  X703.5
                  在線出版日期:
                  2007年04月28日(萬方平臺首次上網日期,不代表論文的發表時間)

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