高嶺土負(fù)載二氧化鈦材料的制備ppt

1、高嶺土負(fù)載二氧化鈦材料的制備 姓名：張鵬學(xué)號：013321322414一、選題背景、目的和意義二、二氧化鈦，高嶺土的相關(guān)介紹三、二氧化鈦光催化原理四、二氧化鈦/高嶺土負(fù)載型催化劑制備五、實驗結(jié)果討論六、結(jié)論目錄1、選題背景a.半導(dǎo)體光催化技術(shù)是近年來研究發(fā)展起來的一種新的污染治理技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，利用半導(dǎo)體光催化法能夠有效地降解水和空氣中的各種有機(jī)污染物；還可以應(yīng)用于抗菌、除臭、空氣凈化、自潔凈材料等。b.納米TiO2是一種新型的高效催化劑，納米TiO2光催化劑具有能耗低、操作簡單、反應(yīng)條件溫和、無二次污染和凈化效率高等優(yōu)點，成為近年來日益受到重視的綠色治污新技術(shù)，并受到廣泛的關(guān)注。另外，納米T

2、iO2還具有殺菌、防霧和自凈等作用，可以有效地改善生活環(huán)境。目的：制備二氧化鈦/高嶺土負(fù)載型光催化劑最優(yōu)條件及其性能研究意義：隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展成為人類必須考慮的首要問題。光催化技術(shù)作為綠色化學(xué)的一個代表是近三十年以來發(fā)展起來的新興研究鄰域。把純潔無污染和反應(yīng)設(shè)備用來降解工業(yè)廢水中有毒、有害、難分解的有機(jī)物的研究具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義，半導(dǎo)體光催化材料也成為科學(xué)家們研究的重點。其中，納米TiO2光催化劑又是半導(dǎo)體光催化材料的典型代表。1、二氧化鈦晶體的結(jié)構(gòu) 通常TiO2有三種晶型：銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。通常認(rèn)為銳鈦礦是活性最高的一種晶型，其次

3、是金紅石型，而板鈦礦和無定型TiO2沒有明顯的光催化活性（a）銳鈦型 （b）金紅石型 TiO6結(jié)構(gòu)單元的共邊方式（a）和共頂方式（b）（a）共邊方式（b）共頂方式高嶺土是1：1型層狀八面體硅酸鹽礦物，基本組成單元是硅氧四面體和鋁氧八面體，屬三斜晶系。高嶺土的結(jié)構(gòu)式為2SiO2Al2O32H2O，理論化學(xué)組成為46.54%的SiO2，39.5%的Al2O3和13.96%的H2O。高嶺土層間由氫鍵和范德華力連結(jié)在一起。 由于高嶺土是1:1型的層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，比表面積大，吸附性強(qiáng)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，可以作為納米TiO2理想載體。高嶺土負(fù)載納米TiO2即把TiO2粒子組裝到高嶺土的表面上

4、，這樣既解決了納米TiO2容易團(tuán)聚的問題，減少了其用量，又可以利用其的多孔結(jié)構(gòu)以及較強(qiáng)的離子交換性實現(xiàn)水中污染物的定向富集，使納米TiO2更有效的進(jìn)行光催化 。3、高嶺土的載體作用 二氧化鈦的能帶結(jié)構(gòu)通常是有一個充滿電子的低能價帶和一個空的高能導(dǎo)帶構(gòu)成，價帶和導(dǎo)帶之間存在一個區(qū)域為禁帶 。光照射二氧化鈦表面時，半導(dǎo)體發(fā)生對光的吸收，價帶的電子躍遷到導(dǎo)帶。當(dāng)一個電子從價帶激發(fā)到導(dǎo)帶時，在導(dǎo)帶上產(chǎn)生帶負(fù)電的高活性帶電子（e） ，在價帶上留下帶正電荷的空穴（h+）,這樣就形成了電子-空穴對。ee二氧化鈦表面電子-空穴對產(chǎn)生示意圖氫氧自由基產(chǎn)生示意圖 光催化過程的反應(yīng)式如下: 222()hehOHOH

5、TiOhvTiOhH OOHH因素名稱Ti/高嶺土的比例（mmol/g）反應(yīng)溫度（）陳化時間（h）煅燒溫度（）水平154012350水平2105024450水平3156048550該方法是利用無機(jī)鈦鹽或醇鈦鹽為鈦源在水中或有機(jī)溶劑中進(jìn)行反應(yīng)并形成溶膠，陳化成凝膠，經(jīng)過離子交換后在高嶺土的表面形成二氧化鈦組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1、溶膠-凝膠法查閱文獻(xiàn)知，光催化劑制備過程的主要影響因素有Ti/高嶺土的比例、反應(yīng)溫度、陳化時間、煅燒溫度。設(shè)計L9（34）表，來獲得制備二氧化鈦/高嶺土負(fù)載型催化劑最佳條件 。a、制備高嶺土懸浮液：1g高嶺土超聲分散在100ml蒸餾水中b、制備二氧化鈦柱化液：量取一定量鈦酸丁

6、酯，緩慢滴加到含有少量濃鹽酸的冰醋酸中C、把二氧化鈦的柱化液緩慢滴加到高嶺土懸浮液中，磁力攪拌，在不同溫度下反應(yīng)3h，靜置，陳化，離心分離，洗滌，將得到的樣品在100烘干，充分研磨后在不同溫度下煅燒，冷卻至室溫得 一系列樣品。 高嶺土懸浮液陳化酞酸丁酯柱化液離心洗滌烘干、煅燒Ti/ kaolin Ti/ kaolin的制備流程圖的制備流程圖3、二氧化鈦/高嶺土光催化劑最佳制備條件試驗號Ti/MMT(mmol/g)制備溫度()陳化時間(h)煅燒溫度()光催化降解率1540123500.0244802550244500.1234503560485500.29605641040245500.1016

7、5751050483500.00406061060124500.46814871540484500.02619081550125500.14743691560243500.024272均值10.1480.0510.2130.018均值20.1910.0920.0830.206均值30.0660.2630.1090.182極差0.1250.2120.1300.188以甲基橙的降解率來評價光催化性能，從而獲得制取光催化劑的最佳條件 制備光催化性能最佳條件為：Ti/ kaolin為10mmol/g，制備溫度為60，陳化時間12h，煅燒溫度為450。五、實驗結(jié)果討論200300400500600700

8、0.00.40.81.21.6Abswavelength/nm0.71602468100.00.40.81.21.6甲基橙的紫外圖譜甲基橙的紫外圖譜 Ti/ kaolin-6樣品的紫外譜圖樣品的紫外譜圖 1、光催化活性分析2003004005006007000.00.40.81.21.6Abswavelength/nm1.409024681002468102、紅外圖譜分析40003600320028002400200016001200800400波 數(shù)/cm-1ABA- kaolin、B-Ti/ kaolin的紅外光譜圖的紅外光譜圖從圖中得知,在1095cm-1對應(yīng)Si-O的伸縮振動。在822

9、 cm-1、733 cm-1的吸收具有具有特征的Al-OH的垂直振動。 3、EDS圖譜分析元素重量原子 百分比百分比O K50.5264.36Al K23.2717.58Si K23.0216.70Ti K3.201.36總量100.00元素含量分析元素含量分析 Ti/ kaolin-6的的EDX圖圖樣品Ti/ kaolin-6中確實含有鈦化合物，鈦元素相對重量為3.2%，原子相對含量為1.36%4、SEM圖譜分析Kaolin Ti/ kaolin-6 圖中可以看出高嶺土呈現(xiàn)出不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)，粒徑分布不均勻；而樣品Ti/ kaolin-6的TiO2為顆粒狀，并且分布在高嶺土的空隙里，高嶺土表面聚集了許多納米級的不規(guī)則的 TiO2點狀顆粒。kaolin、Ti/ kaolin-6掃描電鏡掃描電鏡（1）采用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦/高嶺土負(fù)載型光催化劑的最佳條件