自组装纳米FeOOHTiO2光催化还原银离子的实验研究.pdfVIP

摘要 随着纳米技术的基础性研究和实用化进程的发展，纳米材料作为一种潜在 的高效新型功能环保材料在环境保护领域日益受到重视。 目前，二氧化钛作为典型的半导体光催化剂，虽然具备较高的光催化活性 和稳定性，但其光催化体系的量子效率目前还不够高，且难以利用在自然光中 占主要部分的可见光。而FeOOH虽然能够吸收可见光，但其光催化活性不高。 鉴于两种半导体光催化剂的优缺点，将两种光催化剂复合成一种新型的半导体 材料以提高对自然光光催化活性。同时与以往着重对光催化剂的氧化性研究不 同，本文主要利用此复合光催化剂研究可见光下对废水中重金属离子的还原作 用，探索其成为一种重金属废水处理的新技术具有理论和应用价值。 本文以石英玻璃片为基底，以外侧功能团为巯基(SH)的自组装单层为模板， 采用自组装方法，在低温液相反应体系中制备纳米FeOOH／TiO：复合薄膜。并以 银离子溶液为目标物，探讨了不同实验条件对FeOOH／TiOz光催化还原能力的影 响，论文的主要研究进展如下： (1)运用自组装方法在比表面积4．4×10。：¨m的石英玻璃片上分别制得 TiO．,、FeOOH、TiO：／Fe00H、FeooH／Ti02四种薄膜。通过透射电镜对复合膜的表 征表明复合薄膜是由锐钛矿和针铁矿结合生长而成。 (2)以硫酸银溶液为目标物，考察复合膜与单膜的光催化还原能力，在银 离子起始浓度为1×10—3mol／L、紫外光照的相同实验条件下，反应1h，Ti02、 可见光照的相同实验条件下，反应lh，三种薄膜对银的还原能力强弱顺序是： 催化活性高。 (3)以硫酸银溶液为目标物，考察复合膜在不同镀膜层序条件下的光催化 还原能力。在银离子起始浓度为1×10一mol／L、可见光照的相同实验条件下， 反应lh，FeOOH／TiO：光催化还原能力相对于TiOz／FeOOH强约25．4％。 (4)以硫酸银溶液为目标物，考察FeOOH／Ti02在不同光照时间的条件下 的光催化还原能力。在银离子起始浓度为1×10～mol／L、可见光照的相同实验 逐渐减弱。 (5)以硫酸银溶液为目标物，考察FeooH／Ti02在不同银离子起始浓度条 件下的光催化还原能力。在银离子起始浓度分别为1X10—3mol／L、1×10‘4mol／L 可见光照的相同实验条件下，反应lh，Fe00H／Ti02的对银离子的还原率分别为 X 40．9％、99．096。对于低于l10。4mol／L银离子溶液复合膜几乎可以全部还原。 (6)结合反应体系中光照条件、不同镀膜层序、反应时间和不同银离子 起始浓度等因素，对Fe00H／Ti0。复合薄膜光致还原机理进行了探讨，Fe00H／Ti02 复合薄膜对银离子还原可能是由吸附和还原两个过程完成的。 关键词：FeOOH／Ti02复合薄膜、硫酸银、光催化、吸附、还原 II Abstract ofbasic and ofnanometer Withthe research development practicalprocess new materialasa efficientfunctionalenvironmental technology,nanometerpotential materialintheenvironmentalfieldisvalued． protection protection At as semiconductor Ti02 typical catalyst， present，theregared optical ith