ZnTiO 3-TiO 2纳米复合材料的光催化性能 - 应用化学.PDF

第２８卷 第１期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２８Ｉｓｓ．１ ２０１１年１月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊａｎ．２０１１ ＺｎＴｉＯＴｉＯ 纳米复合材料的光催化性能 ３ ２  苏碧桃 　朱平武　许晶晶　赵　丽 （西北师范大学化学化工学院，省部共建生态环境相关高分子材料重点实验室， 甘肃省高分子材料重点实验室　兰州７３００７０） 摘　要　通过溶胶凝胶 （ＳｏｌＧｅｌ）法制备了ＺｎＴｉＯＴｉＯ纳米复合光催化剂，利用透射电子显微镜、Ｘ射线衍 ３ ２ 射、紫外可见吸收光谱和 电位等测试技术对其形貌、晶体结构及其光谱响应特性进行了表征。以亚甲基蓝 ζ （ＭＢ）溶液的脱色降解为模型反应，考察了光源和焙烧温度对该纳米复合材料光催化性能的影响。结果表明， 所得纳米复合材料的催化性能与材料的尺寸、在介质中的分散性能、表面荷电性质等有关。６００℃下焙烧３ｈ 所得的ＺｎＴｉＯＴｉＯ纳米复合材料尺寸小（约６０ｎｍ）、分散性能好、表面荷负电荷量最高、催化性能最好，且在 ３ ２ 太阳光下的活性高于紫外光下的。如太阳光下７ｈ可使亚甲基蓝（ＭＢ）溶液的脱色降解率达到９３％，而在紫 外光下只有８２％；并且其催化活性高于纯ＴｉＯ和ＺｎＯ的。该纳米复合催化剂重复使用４次仍能使亚甲基蓝 ２ （ＭＢ）溶液的脱色降解率在８０％以上。因此，具有较好的光催化稳定性能。 关键词　ＺｎＴｉＯＴｉＯ纳米复合材料，溶胶凝胶法，光催化性能 ３ ２ 中图分类号：Ｏ６４３　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１１）０１００３３０６ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１１．００２０４ ＴｉＯ因其稳定且对环境无污染而成为理想的光催化材料之一。但ＴｉＯ是宽带隙半导体（３２ｅＶ）， ２ ２ 只能利用约占太阳光３％～４％的紫外光（３８０ｎｍ）来诱发光催化反应，对太阳光的利用率很低，为了拓 宽其光催化剂的光响应范围，改善其光催化性能，研究人员对其进行了一系列改性。如金属（Ｖ，Ｆｅ，Ｍｎ） ［１２］ ［３］ ［４］ ［５］ ［６７］ 改性ＴｉＯ 、非金属 （Ｃ、Ｓ和Ｎ）掺杂的ＴｉＯ Ｎ 、ＴｉＯ Ｃ 和ＳｍＴｉＯＳ 及高聚物修饰的 。 ２ ２－ｘ ｘ ２－ｘ ｘ ２ ２ ５ ２ 虽然一些窄带隙的半导体，如 ［８９］ ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＦｅＯ和ＷＯ 可以用可见光来激发，但其存在稳定性差、催 ２ ３ ３ 化活性低等问题。目前钙钛矿型氧化物［１０１６］，如钽酸盐类和钛酸盐类，因其在紫外光和可见光下均具有 ［１３１６］ ［１２］ ［１６］ 较高的光催化活性而受到人们的关注 。ＰｂＢｉＮｂＯ 和Ｃｒ（或Ｆｅ）掺杂ＬａＴｉＯ 在可见光下用 ２ ２ ９ ２ ２ ７ 于异丙醇的降解和水分解的研究已有报道。但将纳米ＺｎＴｉＯ用于光催化反应的研究较少，而其与ＴｉＯ