高嶺土-納米TiO2復(fù)合光催化材料的制備及性能研究.pdf

1、光催化技術(shù)是近年發(fā)展起來的新興環(huán)保技術(shù)，它是利用半導(dǎo)體氧化物在光照下表面能受激活化的特性，達(dá)到氧化分解有機(jī)物、還原重金屬離子、殺滅細(xì)菌和消除異味的效果。TiO2光催化材料，具有活性高、選擇性好、光催化反應(yīng)條件溫和、降解徹底的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際的廢水處理過程中，納米TiO2易團(tuán)聚，分離、回收困難。將其負(fù)載在載體上，不僅能解決上述問題，還有望提高TiO2的光催化效率，所用載體有金屬、玻璃、分子篩、天然礦物等，其中，黏土礦物以其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、離

2、子交換性能和低廉的成本，引起了人們的廣泛關(guān)注。
　　 本文以天然高嶺土為載體原料、鈦酸四丁酯為TiO2前驅(qū)體，在對(duì)高嶺土進(jìn)行酸洗、插層、剝片等預(yù)處理后，控制煅燒制度使TiO2呈銳鈦礦相納米顆粒，采用溶膠-凝膠法制備高嶺土/納米TiO2復(fù)合粉體，并以亞甲基藍(lán)(MB)溶液為目標(biāo)降解物對(duì)其光催化性能進(jìn)行了研究。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，以天然高嶺土為載體制備的高嶺土/納米TiO2復(fù)合粉體中，TiO2的分布不均勻，且多負(fù)載于高嶺石晶片邊

3、緣處。當(dāng)復(fù)合粉體中TiO2(Ti)與高嶺土(K)的比例(Ti/K)為5mmol/g時(shí)，復(fù)合粉體的光催化性能最佳。
　　 對(duì)高嶺土進(jìn)行酸洗處理改善了高嶺石晶片的表面活性，提高了TiO2的負(fù)載量及分布的均勻性，進(jìn)而顯著提高了復(fù)合粉體的光催化性能。當(dāng)高嶺土/納米TiO2復(fù)合粉體的投入量為2g/L、光催化（紫外光照射）時(shí)間為60min時(shí)，對(duì)10mg/L的MB溶液的降解率就高達(dá)93.95％，即使MB溶液的濃度提高至15mg/L，延長(zhǎng)光催化

4、時(shí)間，也能達(dá)到94.06％。
　　 隨Ti/K比的增加，復(fù)合粉體對(duì)MB溶液的降解率也逐漸增大，但TiO2有一個(gè)最佳的負(fù)載量。隨著催化劑投入量的增加，對(duì)MB溶液的吸附和降解能力逐漸增強(qiáng)，但光催化材料有一個(gè)最佳的投入量。隨著MB溶液濃度的提高，呈現(xiàn)出催化劑對(duì)MB的吸附率和降解率均有所下降，但對(duì)一定投入量也對(duì)應(yīng)著一個(gè)最佳的MB溶液降解濃度。
　　 對(duì)醋酸鉀(KAc)插層、剝片法制備納米高嶺土進(jìn)行了研究，成功地制備出片狀晶體含量

5、高、片徑0.1～1μm、厚度30～100nm的納米高嶺土，其中也有少量管狀高嶺石晶體出現(xiàn)。以納米片狀高嶺土為載體制備出高嶺土/納米TiO2復(fù)合粉體，該材料具有很強(qiáng)的吸附、催化性能，當(dāng)投入量為2g/L時(shí)，對(duì)10mg/L的MB溶液的吸附率高達(dá)72.93％，光催化80min可使MB的降解率達(dá)到95.44％。
　　 對(duì)以高嶺石/醋酸鉀插層復(fù)合粉體為原料制備的高嶺土/納米TiO2復(fù)合粉體進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)TiO2的前驅(qū)體進(jìn)入了高嶺石層間域，