锰离子掺杂纳米二氧化钛和其应用性能.pdf

第 4O卷 第2期 化 工 技 术 与 开 发 、，01．40 No．2 2011年2月 Technology DevelopmentofChemicalIndustry Feb．2011 固朗 鼹鼹 锰离子掺杂纳米二氧化钛及其应用性能 阳小宇 ，蔡青云2 王织云 ，杨丽霞2 f1．湖南化工职业技术学院，湖南 株洲 412004；2．湖南大学化学化工学院，湖南 长沙 410082) 摘 要：以TiC13为钛源，采用溶胶．凝胶法制备纳米TiO2粉体；掺杂过渡族元素锰进入TiO2晶体中，制成掺杂纳米TiO2 粉体；采用 XRD、SEM、EDS对 TiO2粉体进行了表征；以甲基橙为模型物，考察了TiO2粉体作为光催化剂的光催化降解 能力。结果表明，制备纳米 TiO：的煅烧温度高于 450C，产品的粒度可达到纳米级：纳米 TiO 中掺入杂质锰离子，杂质进 入了TiO2晶体内部，改性后的产品的光催化能力得到了提高。 关键词：纳米TiO2；光催化降解；锰掺杂 中图分类号：O614．411 文献标识码：A 文章编号：1671—9905(2011)02—0001—03 环境污染控制与治理是 21世纪面临和亟待解 1．2 纳米二氧化钛的制备 决的重大 问题 。近年来利用光催化氧化技术解决 日 取TiC13作前驱物，硝酸氧化成 四氯化钛溶液。 益严重的水、空气、土壤等环境污染 问题的研究发 用氨水中和，产生白色的TiO2沉淀，将沉淀过滤， 展非常迅速 1【-2]。二氧化钛作为一种光催化剂，由 洗涤至无 Cl一，于 9O℃干燥 。称取适量干燥粉末， 于其 良好的化学稳定性和热稳定性 ，能将组成细菌 用饱和草酸溶液溶解，加饱和柠檬酸及饱和醋酸铵 和病毒的有机物 以及大气 中存在 的有毒有害物质 (V草酸：v柠檬酸：V醋酸铵=5：2：2)，于 80℃水浴 分解，从而具有防臭、杀毒、防污、净化空气等功 中搅拌至出现溶胶，继续搅拌产生凝胶，将凝胶超 能，成为 目前引人注 目的环境净化材料。但是二氧 声波震荡一定时间后 ，置于 50℃烘箱烘干 ，再于 化钛是一种宽禁带半导体，其禁带宽度为 3．2ev， 450C和 600~C的马弗炉中煅烧，制得样品；再取四 只有在波长小于 387nm 紫外光的激发下才能表现 氯化钛溶液，加入硝酸锰溶液，制备含锰的纳米 出光催化活性 。然而到达地面的太 阳光 中这部分紫 TiO2粉体。 外光的含量只 占4％～6％3【刈，因此人们通过复合或 1．3 纳米二氧化钛的表征 掺杂其它材料来扩大二氧化钛的光谱响应范围，以 利用x射线衍射仪对所制得的样品进行测试， 提高其光催化效率 。本文采用金属离子 Mn掺入 根据 Schemer公式计算晶粒的平均尺寸。采用光电 TiO：纳米粉末使其性能得到改善，对光的利用率提 子能谱仪测试掺入锰离子后所制得的样品，了解晶 高了。 体组成。 1．4 纳米二氧化钛的性能测试 1 实验部分 将被降解物 甲基橙溶液置于石英烧杯中，加入 1．1 主要试剂及仪器 纳米二氧化钛作光催化剂，用紫外光照射石英烧杯 三氯化钛 TiC13(Ar)，硝酸锰 Mn(NO3)2(Ar)。 中甲基橙溶液，每隔一设定时间进行一次全波段扫 D／MAX2500型 x射线衍射仪，JSM一6700F型扫描 描，以扫描图上显示最大吸收峰的变化测试降解 电子显微镜及其携带的能谱仪，UV．2500紫外可见