緩沖液催化下非晶SiO2納米顆粒的制備及其光催化性能

緩沖液催化下非晶SiO2納米顆粒的制備及其光催化性能

摘要：本研究以緩沖液作為催化劑，成功制備了非晶SiO2納米顆粒，并評(píng)估了其光催化性能。首先，通過(guò)溶膠-凝膠法將硅酸乙酯溶液轉(zhuǎn)化為透明膠體，并在緩沖液催化下進(jìn)行水解凝膠化。然后，通過(guò)熱處理和超聲分散處理，得到了具有較小粒徑和較高比表面積的非晶SiO2納米顆粒。最后，利用羅丹明B降解實(shí)驗(yàn)、亞甲基藍(lán)光催化實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)阻抗譜，評(píng)估了非晶SiO2納米顆粒的可見(jiàn)光催化活性。

關(guān)鍵詞：緩沖液催化；非晶SiO2納米顆粒；制備；光催化性能

1.引言

近年來(lái)，隨著環(huán)境污染問(wèn)題的日益突出，可見(jiàn)光活性材料的研究受到了廣泛關(guān)注。納米材料作為一種特殊的材料，在催化、光學(xué)和電子等領(lǐng)域展示出了良好的應(yīng)用前景。特別是非晶SiO2納米顆粒，由于其較大的比表面積和均勻的孔結(jié)構(gòu)，使其在光催化領(lǐng)域具有很大的潛力。然而，目前關(guān)于制備非晶SiO2納米顆粒的研究還比較有限。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料和儀器

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用了硅酸乙酯、甲醇、氨水、緩沖液等化學(xué)品；紅光LED光源、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、電化學(xué)工作站等儀器。

2.2緩沖液催化下非晶SiO2納米顆粒的制備

首先，將硅酸乙酯溶液和甲醇按一定比例混合，加入適量的氨水進(jìn)行溶膠形成；然后，在緩沖液催化下進(jìn)行水解凝膠化反應(yīng)，生成透明膠體。接著，采用熱處理和超聲分散處理，得到較小粒徑和較高比表面積的非晶SiO2納米顆粒。

3.結(jié)果與討論

3.1催化劑對(duì)納米顆粒性質(zhì)的影響

通過(guò)調(diào)整緩沖液的pH值和濃度，以及熱處理和超聲分散的條件，成功制備了不同粒徑和比表面積的非晶SiO2納米顆粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑的類(lèi)型和用量對(duì)納米顆粒的形貌和性質(zhì)有著重要影響。

3.2光催化性能評(píng)估

將制備好的非晶SiO2納米顆粒應(yīng)用于紅光LED光源下的羅丹明B降解實(shí)驗(yàn)和亞甲基藍(lán)光催化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示非晶SiO2納米顆粒表現(xiàn)出了較高的可見(jiàn)光催化活性。另外，通過(guò)電化學(xué)阻抗譜分析，發(fā)現(xiàn)非晶SiO2納米顆粒具有較低的電阻值和較高的導(dǎo)電性能，進(jìn)一步證明了其優(yōu)異的光催化性能。

4.結(jié)論

本研究成功制備了緩沖液催化下非晶SiO2納米顆粒，并評(píng)估了其光催化性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的非晶SiO2納米顆粒具有較小粒徑、較高比表面積和優(yōu)異的可見(jiàn)光催化活性。這對(duì)于環(huán)境凈化、光電器件和催化反應(yīng)等領(lǐng)域具有重要意義，為相關(guān)研究提供了有價(jià)值的參考。

綜上所述，通過(guò)液催化下的水解凝膠化反應(yīng)，并采用熱處理和超聲分散處理，我們成功制備了具有較小粒徑、較高比表面積的非晶SiO2納米顆粒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑的類(lèi)型和用量對(duì)納米顆粒的形貌和性質(zhì)具有重要影響。我們進(jìn)一步評(píng)估了制備的非晶SiO2納米顆粒的光催化性能，并發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出較高的可見(jiàn)光催化活性。此外，電化學(xué)阻抗譜分析結(jié)果證明了非晶SiO2納