KTiNbO5的水熱合成、改性及其對甲烷氣中甲硫醇的脫除性能研究.pdf

1、鈦鈮酸鹽由于它獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)越來越引起人們的重視，其層間的陽離子具有可交換性，通過在層間引入某些功能元素或氧化物，調(diào)變其物理化學(xué)性能，以此提高了層狀化合物對環(huán)境污染物的光催化性能。
　　 本文采用水熱法合成層狀KTiNbO5，通過離子交換、插層和剝片對其進(jìn)行改性。利用X-射線衍射(XRD)、BET吸附、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis DRS)、掃描電鏡(SEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、傅立葉變化紅外光譜等對催化劑的結(jié)

2、構(gòu)、形貌以及光譜相應(yīng)特征進(jìn)行了進(jìn)行表征。采用紅外光譜技術(shù)考察了催化劑對甲烷氣中甲硫醇吸附與光催化氧化性能。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：水熱法合成在保證樣品KTiNbO5層狀結(jié)構(gòu)的同時，顯著降低了合成的溫度(235℃)，提高了樣品比表面積(54.8m2g-1)，并呈現(xiàn)了較高溫固相法大的層間距離(0.960nm)；利用離子交換的方式將Mn2+、Ni2+引入層間合成出Mn0.5TiNbO5、Ni0.5TiNbO5，交換后相對于KTiNbO5

3、對光譜響應(yīng)吸收上升邊在365nm(3.40eV)來說，Mn0.5TiNbO5吸收帶上升邊位于415nm(2.99eV)，而Ni0.5TiNbO5吸收帶上升邊位于525nm(2.36eV)。說明通過改變層間金屬離子可明顯地調(diào)變了帶隙能量，使催化劑對可見光具有明顯的響應(yīng)。動態(tài)條件下，KTiNbO5和Mn0.5TiNbO5對甲烷氣氛中的甲硫醇表面吸附很弱，且Mn0.5TiNbO5在自然光與紫外光下對硫醇有催化氧化活性，將甲硫醇氧化成CH3-S

4、O-OH(亞磺酸)滯留在Mn0.5TiNbO5表面；而甲硫醇在Ni0.5TiNbO5上發(fā)生吸附作用且在可見光和紫外光輻射下吸附的甲硫醇分子中的S原子被氧化，生成了CH3-SO-OH(亞磺酸)滯留于催化劑表面。同時，在樣品的表面還發(fā)現(xiàn)了CH3-SO-OCH3(亞硫酸酯)。實(shí)驗(yàn)表明在相同層板組成下，通過改變層間金屬離子即可調(diào)變催化劑對有機(jī)硫化物的吸附性能與光催化氧化能力。
　　 通過插層的方法將氧化鎳插入層間，催化劑明顯的改變了帶隙