二氧化硅包覆二氧化鈦

1、目錄摘要1關(guān)鍵詞.11前言.21.1 TiO2概況31.1.1 TiO2簡(jiǎn)介31.1.2 TiO2相關(guān)研究背景及意義41.2Sio2 的概述4簡(jiǎn)介42 溶膠-凝膠法制備TiO2粉體52.1 溶膠-凝膠法制備TiO2粉體機(jī)理52.2 實(shí)驗(yàn)部分52.2.1 主要試劑及儀器52.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟62.3 結(jié)果與討論72.3.1 TiO2/ SiO2粉體制備過(guò)程實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)討論73 SiO2并流中和法表面改性TiO283.1主要試劑及儀器83.2實(shí)驗(yàn)步驟84 SiO2包覆TiO2粉體的性能研究94.1粒度分析94.2紅外光譜分析104.3 XRD分析104.4TiO2/SiO2粉體光催化降解甲基橙溶液

2、114.4.1 TiO2/SiO2粉體光催化降解甲基橙溶液機(jī)理11主要試劑及儀器134.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟14不同pH環(huán)境對(duì)將光催化降解的影響14反應(yīng)時(shí)間對(duì)光催化降解反應(yīng)的影響15不同粉體用量對(duì)光催化降解反應(yīng)的影響165結(jié)論.17主要參考資料.18致 謝.19 SiO2包覆TiO2粉體的制備與性能研究 李恩龍 指導(dǎo)老師 王書(shū)媚（湖南人文科技學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)系 湖南 婁底 417000）摘要：以鈦酸丁酯為先驅(qū)物,乙醇為溶劑,醋酸為螯合劑,采用溶膠-凝膠法制備超細(xì)TiO2粉體，以SiO2包覆材料用并流中和法對(duì)納米TiO2粒子進(jìn)行表面改性。采用紅外光譜分析、激光粒度分析、XRD、紫外光譜儀對(duì)改性前后

3、粉體的晶型和晶粒大小進(jìn)行了表征并對(duì)改性效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：溶膠-凝膠法 改性效果 TiO2 SiO2Study on Photocatalytic Properties ofTiO2/SiO 2PowdersLi EnlongTeacher Wang Shu-mei(Department of Chemistry and Material Science, Hunan Institute of Humanities, Science and Technology, Loudi, Hunan, 417000)Abstract: with butyl titanate as precursor,

4、 ethanol as solvent, acetic acid as chelating agent, was prepared by Sol - gel method of ultrafine titanium dioxide powder in Silicon dioxide coating material and stream and method of nano titanium dioxide particles surface modification. Using infrared spectrum analysis, laser particle size analysis

5、, XRD, ultraviolet spectrometer of the modified powder crystal type and particle size were characterized and evaluated the effect of modified.Keywords : sol-gel modified effect Silicon dioxide Titania 1前言納米二氧化鈦(TiO2)(有板鈦型、銳鈦型和金紅石型3種晶體結(jié)構(gòu))是近年來(lái)發(fā)展較快的一種附加值很高的功能精細(xì)無(wú)機(jī)材料，因其具有粒徑小，比表面積大，磁性強(qiáng)，光催化、吸收性能好，吸收紫外線能力強(qiáng)，

6、表面活性大，熱導(dǎo)性好，分散性好，以及良好的耐侯性、耐化學(xué)腐蝕性，抗紫外線能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于感光材料、光催化劑、化妝品、食品包裝材料、陶瓷添加劑、橡膠、塑料、皮革鞣制、高級(jí)轎車(chē)涂料等領(lǐng)域。但由于納米級(jí)粒子的表面能高，容易發(fā)生團(tuán)聚，形成一次粒子，在有機(jī)相中難以浸潤(rùn)和分散穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，無(wú)法表現(xiàn)出令人滿(mǎn)意的大比面積效應(yīng)、體積效應(yīng)及量子尺寸效應(yīng)等納米特性，因此為了改善納米二氧化鈦與有機(jī)體系的相容性及其在有機(jī)體系的分散穩(wěn)定性，提高添加納米二氧化鈦的復(fù)合體系的綜合性能，必須對(duì)其進(jìn)行表面改性。通過(guò)改變納米二氧化鈦表面的物化性質(zhì)，提高其與有機(jī)分子的相容性和結(jié)合力，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。無(wú)機(jī)表面改性是在TiO

7、2 粒子上形成一層均勻的無(wú)色或白色無(wú)機(jī)氧化物膜。主要目的是提高鈦白粉的耐候性和化學(xué)穩(wěn)定性。對(duì)二氧化鈦顆粒的無(wú)機(jī)表面包覆通常采用SiO2、A12O3、 ZrO2 等多種金屬氧化物,其中包覆SiO2 最為普遍。包硅后的納米TiO2 在紫外吸收能力、光催化活性等方面得到很大的提高。本實(shí)驗(yàn)采用并流中和法,以銳鈦礦型納米TiO2粉體為載體,硅酸鈉(Na2 SiO3 ) 為包覆劑,使用硫酸( H2 SO4 ) 調(diào)節(jié)p H 值,在納米TiO2 表面包覆了致密的SiO2 膜。探索了SiO2包覆TiO2粉體的光催化活性，紫外屏蔽性能。1.1 TiO2概況1.1.1 TiO2簡(jiǎn)介二氧化鈦（Titanium Dio

8、xide），白色固體或粉末狀的兩性氧化物，又稱(chēng)鈦白?；瘜W(xué)式TiO2，分子量79.9，熔點(diǎn)18301850，沸點(diǎn)25003000。自然界存在的二氧化鈦有三種變體：金紅石為四方晶體、板鈦礦為正交晶體、銳鈦礦為四方晶體。二氧化鈦在水中的溶解度很小，但可溶于酸，也可溶于堿。二氧化鈦性質(zhì)穩(wěn)定，多用于光觸媒、化妝品，能靠紫外線消毒及殺菌，現(xiàn)正廣泛開(kāi)發(fā)，將來(lái)有機(jī)會(huì)成為新工業(yè)。TiO2可由金紅石用酸分解提取，或由四氯化鈦分解得到。TiO2性質(zhì)穩(wěn)定，大量用作油漆中的白色顏料，它具有良好的遮蓋能力，和鉛白相似，但不像鉛白會(huì)變黑；它又具有鋅白一樣的持久性。TiO2還用作搪瓷的消光劑，可以產(chǎn)生一種很光亮的、硬而耐酸的

9、搪瓷釉罩面。二氧化鈦是世界上最白的東西，l克二氧化鈦可以把450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料鋅鋇白還要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。TiO2又是一種應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料。它因成本低、穩(wěn)定性好、對(duì)人體無(wú)毒性，并具有氣敏、壓敏、光敏以及強(qiáng)的光催化特性而被廣泛應(yīng)用到傳感器、電子添料、油漆涂料、光催化劑等領(lǐng)域。1.1.2 TiO2相關(guān)研究背景及意義TiO2顆粒介電系數(shù)高、折射率高、色澤潔白、化學(xué)穩(wěn)定性好,是一種理想的電子墨水用白色顯色顆粒。但TiO2表面能高、親水疏油,在有機(jī)介質(zhì)中難以均勻分散,很容易形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體而聚沉;而且其表面電荷少,電泳性能差,導(dǎo)致

10、響應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)。因此,對(duì)TiO2顆粒進(jìn)行表面改性,提高其表面電荷及在有機(jī)溶劑中的分散穩(wěn)定性,增加粒子與有機(jī)溶劑之間的相容性的研究很有意義。1.2Sio2 的概述簡(jiǎn)介2 sio2又稱(chēng)硅石。在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無(wú)色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.2 2.66.熔點(diǎn)1670（鱗石英）；1710（方石英）。沸點(diǎn)2230，相對(duì)介電常數(shù)為3.9。不溶于水微溶于酸，呈顆粒狀態(tài)時(shí)能和熔融堿類(lèi)起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅等。2 溶膠-凝膠法制備TiO2粉體2.1 溶膠-凝膠法制備TiO2粉體機(jī)理溶膠（Sol）：是具有液體特征的膠體體系，是指微小的固體顆

11、粒懸浮分散在液相中，不停地進(jìn)行布朗運(yùn)動(dòng)的體系。凝膠(Gel)：凝膠是具有固體特征的膠體體系，被分散的物質(zhì)形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)骨架，骨架孔隙中充滿(mǎn)液體或氣體，凝膠中分散相含量很低，一般在1%3%之間。溶膠-凝膠法是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合等化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿(mǎn)了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過(guò)干燥、燒結(jié)固化制備出分子乃至納米亞結(jié)構(gòu)的材料。本實(shí)驗(yàn)以鈦酸丁酯為先驅(qū)物,乙醇為溶劑,醋酸為螯合劑,制備納米二氧化鈦粉體，綜合考慮水,醋酸,乙醇,溫度以及滴加方式等工

12、藝條件對(duì)鈦酸丁酯水解的影響。采用溶膠- 凝膠法制備TiO2溶膠-凝膠,經(jīng)450攝氏度煅燒處理后,得到TiO2 微粒;與其他制備方法相比,新方法具有快速簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì)并且綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)生的主要反應(yīng)如下: Ti(OC4H9)4+4H2OTi(OH)4+4C4H9OHTi(OH)4+Ti(OC4H9)42TiO2+4C4H9OHTi(OH)4+Ti(OH)42TiO2+4H2O2.2 實(shí)驗(yàn)部分2.2.1 主要試劑及儀器表2-1 主要試劑試劑名稱(chēng)純度生產(chǎn)廠家鈦酸丁酯 Ti(OBu)4無(wú)水乙醇 C2H5OH冰醋酸 CH3COOH正丁醇 CH3(CH2)2CH2OH化學(xué)純分析純分析純分析純天津市福晨化學(xué)試

13、劑廠衡陽(yáng)市凱信化工試劑有限公司湖南匯虹試劑有限公司湖南匯虹試劑有限公司表2-2 主要儀器儀器名稱(chēng)型號(hào)出廠單位集熱式恒溫加熱磁力攪拌器玻璃水銀溫度計(jì)分析電子天平電熱鼓風(fēng)干燥箱馬弗爐DF-101BWXGMA110101-2ABSX2鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司上海天壘儀器儀表有限公司上海良平儀器儀表有限公司天津市泰斯特儀器有限公司鄄城福利科研儀器廠2.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟 （1）將30mL鈦酸丁酯與36mL無(wú)水乙醇、18mL冰醋酸、60mL正丁醇充分混合，攪拌均勻，配置成A液，裝入分液漏斗中備用； （2）將36mL無(wú)水乙醇、18mL冰醋酸、7.5mL水充分混合，攪拌均勻，配置成B液。 （3）在充分?jǐn)嚢璧?/p>

14、情況下，將A液緩慢成滴滴加到B液當(dāng)中，反應(yīng)過(guò)程中滴加冰醋酸控制pH為4左右； 圖2-1 粉體制備實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 （4）配比完繼續(xù)攪拌1h并在放置一段時(shí)間，獲得均勻透明的溶膠（帶黃色）； （5）在25下靜置1d-2d，形成凝膠后放入干燥箱60下干燥； （6）干燥后在研缽中研磨，得干凝膠粉末； （7）在450煅燒恒溫2h（控制升溫速度），得樣品粉末；（8）用XRD、激光粒度分析、紅外對(duì)樣品粉體進(jìn)行表征。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 TiO2/ SiO2粉體制備過(guò)程實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)討論用溶膠-凝膠法制備TiO2粉體具有操作簡(jiǎn)便、條件控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)容易進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，具體操作中仍需注意以下幾個(gè)方面：（1）配制

15、A、B液，以及二者混合時(shí)要在磁力攪拌、40左右恒溫水浴條件下進(jìn)行。液體環(huán)境時(shí)的均勻攪拌是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物在分子水平上均勻混合的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須保證充分的攪拌，此外溫度的控制對(duì)于溶膠-凝膠的形成有密切的聯(lián)系。（2）A、B液混合時(shí)要使A液通過(guò)滴液漏斗等緩慢滴加到B液當(dāng)中，以保證反應(yīng)物之間充分反應(yīng)。（3）pH是影響凝膠形成的重要因素，反應(yīng)過(guò)程中保持溶液的pH為4左右為宜。（4）經(jīng)過(guò)靜置形成凝膠后，可適度提升溫度以提高干燥速率，研磨干燥凝膠粉末時(shí)要盡可能細(xì)。（5）煅燒凝膠粉末時(shí)須控制好升溫速度，保持10/min為宜直至450，煅燒結(jié)束后使粉體在爐內(nèi)自然冷卻。3 SiO2并流中和法表面改性TiO2 3.1

16、主要試劑及儀器表3-1 主要試劑試劑名稱(chēng)純度生產(chǎn)廠家二氧化鈦 TiO2六偏磷酸鈉 （NaPO3）6稀硫酸 H2SO4硅酸鈉 Na2SiO3納米級(jí)分析純分析純分析純自制湖南匯虹試劑有限公司湖南匯虹試劑有限公司湖南匯虹試劑有限公司表2-2 主要儀器儀器名稱(chēng)型號(hào)出廠單位超聲波清洗機(jī)電子分析天平電熱鼓風(fēng)干燥箱馬弗爐集熱式恒溫加熱磁力攪拌器KQ2200DEMA110101-2ABSX2DF-101B昆山市超市儀器有限公司上海良平儀器儀表有限公司天津市泰斯特儀器有限公司鄄城福利科研儀器廠鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司3.2實(shí)驗(yàn)步驟1.以自制的TiO2為原料配制成1.5%的懸浮液并加入適量的六偏磷酸鈉作為分散劑

17、，超聲振蕩30min。2.將分散好的漿液加熱到8090，同時(shí)加入硅酸鈉溶液和稀硫酸并調(diào)節(jié)PH值在810。3.恒溫陳化2h，在120下烘干，研磨得到樣品。4 SiO2包覆TiO2粉體的性能研究4.1粒度分析圖4.1-1包覆前TiO2粉體的粒度圖4.1-2包覆后TiO2粉體的粒度所以可以看出采用溶膠-凝膠法在液相環(huán)境下制備粉體顆粒，成核對(duì)最終產(chǎn)物的粒徑分布起重要作用。未包覆組粉體的制備，化學(xué)反應(yīng)速率快，溫度變化對(duì)成核速率的影響并不顯著，隨著溫度的升高，小粒子之間的碰撞加劇，顆粒聚集速率增大，同時(shí)粒子表面單分子外延和表面反應(yīng)速率加快，從而使粒徑增大，分布變寬。反應(yīng)物的濃度越高，液相中粒子的數(shù)目濃度越

18、大，粒子的聚集和表面反應(yīng)速率越快，從而導(dǎo)致生成顆粒的粒徑越大，粒徑分布越寬。對(duì)于包覆組粉體，摻雜成分也會(huì)出現(xiàn)成核的現(xiàn)象，當(dāng)摻雜成分的成核速率大于TiO2的成核速率時(shí)，會(huì)進(jìn)入快速成核階段，瞬間形成大量晶核，通過(guò)快速成核階段以及隨后的生長(zhǎng)過(guò)程，此過(guò)程中小粒子生長(zhǎng)較快而大粒子生長(zhǎng)較慢，也正因如此得到了粒度比較均勻的產(chǎn)物。4.2紅外光譜分析圖4.2-1紅外光譜圖從圖中可以看出，譜線圖在1652.40 cm-1處有強(qiáng)吸收峰，這是TiO2的O-Ti-O鍵的特征吸收峰，在1451.99cm-1處有強(qiáng)吸收峰，這是O-Si-O鍵的特征吸收峰，在1103.65cm-1處有吸收帶，這是Ti-O-Sn的振動(dòng)吸收引起的

19、吸收帶。4.3 XRD分析圖4.3-1包覆前TiO2粉體的XRD光譜圖圖4.3-2包覆后TiO2粉體的XRD光譜圖圖4.3-1為包覆前TiO2粉體XRD圖譜。通過(guò)對(duì)照粉末衍射卡（PDF），可以看到樣品粉體衍射峰與銳鈦型TiO2一致，表明制備出銳鈦型TiO2產(chǎn)物；同時(shí)圖譜中峰型尖銳，衍射強(qiáng)度高，說(shuō)明產(chǎn)物晶型良好；其中2=25.4處出現(xiàn)銳鈦型TiO2特征衍射峰，除此之外并未發(fā)現(xiàn)其他物質(zhì)的衍射峰，說(shuō)明制備的產(chǎn)物純正，基本無(wú)雜質(zhì)。圖4.3-2為包覆后的TiO2粉體XRD圖譜。該組粉體的衍射峰形與包覆前粉體一致，基本沒(méi)有發(fā)生衍射角度的偏移，未檢測(cè)到摻雜物衍射峰，這表明包覆后TiO2粉體中摻雜物在分子水平

20、上與TiO2進(jìn)行了較好的混合且未改變TiO2晶體形態(tài)。4.4TiO2/SiO2粉體光催化降解甲基橙溶液4.4.1 TiO2/SiO2粉體光催化降解甲基橙溶液機(jī)理當(dāng)TiO2/SiO2粉體受到光照的輻射后，處于價(jià)帶的電子就被激發(fā)到導(dǎo)帶，使價(jià)帶生成空穴（h+），空穴h+本身是強(qiáng)氧化劑，將吸附在TiO2/SiO2粉體顆粒表面的OH-和H2O分子氧化生成羥基自由基(OH)、超氧離子基(O2-)、(OOH)自由基,這些氧化性很強(qiáng)的活潑自由基可以氧化周?chē)募谆确肿?，通過(guò)一系列的氧化過(guò)程，最終將甲基橙氧化成為CO2和H2O，完成對(duì)甲基橙的光催化降解。在這個(gè)過(guò)程中，由于甲基橙具有兩種不同的結(jié)構(gòu)，中性和堿性條件

21、下為偶氮式結(jié)構(gòu)，酸性條件下為醌式結(jié)構(gòu)，所以光催化降解甲基橙存在兩個(gè)不同的降解歷程：偶氮式降解和醌式降解，在同一pH條件下，這兩個(gè)歷程都有可能發(fā)生。圖4.4.1-1 甲基橙的偶氮式降解圖4.4.4-2 甲基橙的醌式降解主要試劑及儀器表4.4.2-1 主要試劑試劑名稱(chēng)純度生產(chǎn)廠家甲基橙 C14H14N3NaO3S硫酸 H2SO4氫氧化鈉 NaOH分析純分析純分析純沈陽(yáng)市試劑三廠衡陽(yáng)市凱信化工試劑有限公司湖南匯虹試劑有限公司表4.4.2-2 主要儀器儀器名稱(chēng)型號(hào)出廠單位可見(jiàn)分光光度計(jì)手提式紫外燈集熱式恒溫加熱磁力攪拌器電接點(diǎn)玻璃水銀溫度計(jì)電動(dòng)離心機(jī)分析電子天平WFJ-7200WFH-204BDF-1

22、01BWXG80-1MA110尤尼柯（上海）儀器有限公司上海精科實(shí)業(yè)有限公司鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司上海天壘儀器儀表有限公司江蘇金華儀器廠上海良平儀器儀表有限公司 實(shí)驗(yàn)步驟取待降解的甲基橙溶液于燒杯中，加人一定量的樣品粉體，然后將燒杯放入如圖3-2-1所示的光催化降解實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)，調(diào)節(jié)一定pH，控制適當(dāng)溫度（30），同時(shí)調(diào)節(jié)磁力攪拌速度，在充分?jǐn)嚢钘l件下，使樣品粉體在溶液中呈懸浮狀態(tài)并均勻分布，反應(yīng)一段時(shí)間后取上層反應(yīng)溶液離心分離，取上層清液用WFJ-7200型可見(jiàn)分光光度計(jì)于464nm處測(cè)其吸光度，對(duì)照反應(yīng)前溶液吸光度計(jì)算降解率。計(jì)算公式如下： = ( A1 - A2 ) / A1 100%

23、其中：降解率；A1反應(yīng)前溶液的吸光度；A2反應(yīng)后溶液的吸光度。圖-1 光催化降解實(shí)驗(yàn)裝置示意圖不同pH環(huán)境對(duì)將光催化降解的影響取50mg/L甲基橙溶液200mL，分別用酸液和堿液調(diào)節(jié)pH為2、4、7、9、11，并各加入粉體100mg，于光催化降解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中以紫外光照射，光催化反應(yīng)2min，測(cè)反應(yīng)前后溶液吸光度，計(jì)算降解率。圖PH值247911降解率/%52.458.146.943.339.0不同溶液環(huán)境pH對(duì)光催化降解率有影響。甲基橙溶液在酸性溶液環(huán)境中的降解率要明顯高于在中性、堿性溶液環(huán)境中的降解率，即酸性溶液環(huán)境有利于TiO2/SiO2粉體對(duì)甲基橙溶液的光催化降解，尤其在pH=4時(shí)降解

24、率達(dá)到58.1%最高。甲基橙在酸性條件下為醌式結(jié)構(gòu)，而在中性、堿性條件下為偶氮式結(jié)構(gòu)。相比于偶氮式結(jié)構(gòu)，醌式結(jié)構(gòu)的甲基橙更容易發(fā)生脫碳降解反應(yīng)，因此在平行反應(yīng)條件控制下，酸性條件下甲基橙的降解率要高于中性、堿性條件下的降解率。因此，在實(shí)際處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值，提高光催化反應(yīng)的效率，降低處理成本。反應(yīng)時(shí)間對(duì)光催化降解反應(yīng)的影響取50mg/L甲基橙溶液200mL, 調(diào)節(jié)溶液pH為4，加入TiO2/SiO2粉體100mg，于光催化降解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中以254nm紫外光照射，發(fā)生光催化反應(yīng)，每間隔30min測(cè)一次反應(yīng)溶液吸光度，并計(jì)算降解率。時(shí)間/min30609012015018

25、0降解率/%58.459.660.360.560.560.6在光催化降解反應(yīng)過(guò)程初始階段，溶液中的甲基橙分子通過(guò)氣液界面擴(kuò)散到催化劑粉體顆粒表面，并被粉體表面的活性中心吸附，但沒(méi)有降解。在接下來(lái)的反應(yīng)階段，甲基橙的反應(yīng)速率非?？?，30min降解率就達(dá)到58.4%。一方面是因?yàn)榇呋瘎┓垠w具有很好的吸附作用，把甲基橙吸附在其表面，但沒(méi)有完全降解；另一方面，也是因?yàn)閾诫sSiO2的TiO2粉體對(duì)甲基橙具有較好的處理效果。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，光照120min后降解率為62.1%，甲基橙降解率雖有所提升；但是幅度較小。根據(jù)文獻(xiàn)資料，有機(jī)物的光降解分為直接光降解和間接光降解，后者會(huì)生成分子量較小的中間體。本實(shí)驗(yàn)

26、中，隨著光照時(shí)間的增加，溶液中的甲基橙逐漸被吸附降解，濃度隨之降低，中間體濃度升高，當(dāng)超過(guò)120min后，可能有中間體與甲基橙形成競(jìng)爭(zhēng)，使得甲基橙降解率趨于緩和。在實(shí)際應(yīng)用中，增加反應(yīng)時(shí)間在一定程度上是會(huì)提高粉體的光催化降解的降解效率，但同時(shí)也會(huì)增加處理成本，因此需要選定適中的光催化反應(yīng)時(shí)間。不同粉體用量對(duì)光催化降解反應(yīng)的影響取50mg/L甲基橙溶液200mL5組，調(diào)節(jié)溶液pH為4，分別加入TiO2/SiO2粉體50mg、100mg、150mg、200mg、250mg，于光催化降解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中以464nm紫外光照射，光催化反應(yīng)150min，測(cè)反應(yīng)前后溶液吸光度，計(jì)算降解率。用量/mL5010

27、0150200250降解率/%52.353.254.554.153.8不同TiO2/SiO2粉體用量對(duì)光催化降解率有影響。隨著TiO2/ SiO2粉體用量的增加，甲基橙的降解率逐漸提高，當(dāng)粉體用量為150mg時(shí)降解率達(dá)到最高，此后隨著粉體用量的繼續(xù)增加，降解率反而逐漸降低。根據(jù)光催化反應(yīng)的機(jī)理，隨著TiO2/ SiO2粉體投加量的逐漸增加，由紫外光激發(fā)產(chǎn)生的光生電子與光生空穴對(duì)數(shù)量也會(huì)逐漸增加，從而產(chǎn)生的自由基也會(huì)增多，甲基橙的降解率隨之提高。但粉體用量增大到一定程度后，由于紫外光所提供的能量有限，即使再增加粉體的投加量，也不會(huì)產(chǎn)生更多的光生電子與光生空穴。投加量過(guò)高，反而會(huì)因顆粒對(duì)光散射作用

28、而損失光能，從而減少光催化反應(yīng)活性物質(zhì)的生成，致使甲基橙溶液的降解率降低。因此，加入的TiO2/ SiO2粉體需要適量才能取得較好的光催化效果。5結(jié)論采用溶膠-凝膠法以鈦酸丁酯、硝酸鋅、無(wú)水乙醇、冰醋酸、正丁醇為原料，制備出了微米級(jí)的TiO2/SiO2粉體。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，另外溶液的pH及溫度也會(huì)影響溶膠、凝膠的形成。通過(guò)TiO2/SiO2粉體與甲基橙溶液發(fā)生光催化降解反應(yīng)，進(jìn)而用分光光度法得到降解率，探討了溶液環(huán)境pH、光催化降解反應(yīng)光照時(shí)間、TiO2/SiO2粉體用量等因素對(duì)光催化降解率的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，溶液環(huán)境pH為4、TiO2/SiO2粉體用量為150mg、溶液濃度為1

29、0mg/L時(shí)的光催化降解率較平行條件組要高，最佳條件下的光催化降解率最大時(shí)為60.6%，表現(xiàn)出相對(duì)較好的光催化活性。同時(shí)，相對(duì)較長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間有利于提高降解率。主要參考資料1 臧丹煒，楊亞君 納米二氧化鈦催化劑的制備及應(yīng)用J.天津化工,2009,23(05):1-42 王景蕓 摻鋅納米二氧化鈦光催化降解亞甲基藍(lán)研究J. 應(yīng)用化工,2009,38(10):1482-14843 洪新華，李保國(guó) 溶膠凝膠方法的原理和應(yīng)用J. 天津師范大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2001,21(01):5-84 王娟，李晨，徐博 溶膠凝膠法的基本原理、發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀J. 化學(xué)工業(yè)與工程,2009,26(03):273-2775 王艷芹，張莉 摻雜過(guò)渡金屬離子的二氧化鈦復(fù)合納米粒子光催化劑J 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2000(06),958-9606 周時(shí)風(fēng)，洪樟連，