Ti-Al多孔光催化材料的制备与性能研究

发布时间：2018-01-19 19:47

本文关键词： Ti-Al 光催化多孔材料水热晶化法:溶剂热晶化法　出处：《沈阳理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着对光催化材料研究的深入,不同类型的多孔材料越来越受到科研人员的重视。文献中对Ti-Al多孔材料的研究较少。本文采用水热反应法和溶剂热反应法制备Ti-Al多孔材料。通过改变制备条件研究其物理化学性质及光催化性能的变化。(1)以CTAB(H2O)为模板剂,制备Ti-Al多孔光催化材料。本实验中,Ti-Al多孔光催化材料的最佳制备条件为:n(Ti)/n(Al)=10:1;n(Ti)/n(CTAB)=10:1;550oC下煅烧6 h;水热晶化时间为45 h。由表征分析结果可知,制备的所有样品均为锐钛矿型Ti O2结构,颗粒大小约为0.5μm-10μm。随着铝含量的增加,比表面积先增大后减小,n(Ti)/n(Al)=10:1时,比表面积最大,为115.9 m2/g;随着CTAB含量的增加,样品的平均孔径先增大后减小,且在n(Ti)/n(CTAB)=10:1时,平均孔径最大,为24.6 nm;煅烧温度的升高促进了晶胞膨胀,使晶胞体积逐渐增大,比表面积随之变小;水热晶化时间的增长有利于样品结晶度的提高,但是过长的水热晶化时间又会抑制样品晶粒尺寸的生长。由FT-IR分析结果可知,制备的样品中均有Ti-O键与Al-O键存在。1Al-10Ti O2(1/10 CTABwater)样品的晶粒尺寸为11.0 nm,比表面积为115.9 m2/g,平均孔径为24.6 nm。1Al-10Ti O2(1/10 CTABwater)样品对活性艳红X-3B的吸附率为20.8%,紫外光照30 min的光催化降解率为47.0%,总脱色率为67.8%。(2)以CTAB(乙醇)为模板剂,制备Ti-Al多孔光催化材料。本实验中,Ti-Al多孔光催化材料的最佳制备条件为:n(Ti)/n(Al)=10:1;n(Ti)/n(CTAB)=10:1;600oC下煅烧6 h;溶剂热晶化时间为45 h。由表征分析可知,制备所有的样品均为锐钛矿型Ti O2结构,颗粒大小均在1μm-10μm之间。随着铝含量的增加,样品的比表面积先增大后减小,n(Ti)/n(Al)=10:1时,比表面积最大,为134.9 m2/g;随着CTAB量的增加,样品的晶粒尺寸先增大后减小,n(Ti)/n(CTAB)=10:1时,晶粒尺寸最大,为14.4 nm;煅烧温度的升高促进了晶胞膨胀,使晶胞体积逐渐增大。由FT-IR分析结果可知,制备的样品中均有Ti-O键与Al-O键存在。1Al-10Ti O2(1/10 CTABethanol)样品的晶粒尺寸为14.4 nm,比表面积为134.9 m2/g,平均孔径为14.8 nm。1Al-10Ti O2(1/10 CTABethanol)样品对活性艳红X-3B的吸附率为18.6%,紫外光照30 min的光催化降解率为37.9%,总脱色率为56.5%。(3)以TBAOH为模板剂,制备Ti-Al多孔光催化材料。本实验中,Ti-Al多孔光催化材料的最佳制备条件为:n(Ti)/n(Al)=10:1;n(Ti)/n(TBAOH)=15:1;650oC下煅烧6 h;溶剂热晶化时间为45 h。由表征分析可知,制备的所有样品均为锐钛矿型Ti O2结构,颗粒大小均在0.5μm-12μm之间。随着铝含量的增多,样品的比表面积逐渐增大,当铝含量达到饱和状态后,样品的比表面积又逐渐减小,n(Ti)/n(Al)=10:1时,比表面积最大,为92.8 m2/g;随着TBAOH量的增加,平均孔径先增大后减小,n(Ti)/n(TBAOH)=15:1时,平均孔径最大,为27.5 nm;煅烧温度的升高促进了晶胞膨胀,使晶胞体积逐渐增大,晶粒尺寸也逐渐增大;溶剂热晶化时间并不是越长越好,当溶剂热晶化时间过长时,样品的比表面积和平均孔径会逐渐减小,不利于多孔材料的制备。各样品的FT-IR谱图中均出现了Ti-O键和Al-O键的衍射峰。1Al-10Ti O2(1/15 TBAOH)样品的晶粒尺寸为10.2 nm,比表面积为92.8 m2/g,平均孔径为27.5 nm。1Al-10Ti O2(1/15 TBAOH)样品对活性艳红X-3B的吸附率为18.0%,紫外光照30 min的光催化降解率为39.6%,总脱色率为57.6%。
[Abstract]:With the study of photocatalytic materials , different types of porous materials have attracted more and more attention from researchers . The research of Ti - Al porous materials has been studied in the literature . In this paper , Ti - Al porous materials are prepared by hydrothermal reaction and solvation reaction . The physical and chemical properties and photocatalytic properties of Ti - Al porous materials are studied by changing the preparation conditions . The optimum preparation conditions of Ti - Al porous photocatalytic materials were : n ( Ti ) / n ( Al ) = 10 : 1 ; n ( Ti ) / n ( CTAB ) = 10 : 1 ; calcination at 550 oC for 6 h ; The optimum preparation conditions of Ti - Al porous photocatalytic materials were : n ( Ti ) / n ( Al ) = 10 : 1 ; n ( Ti ) / n ( CTAB ) = 10 : 1 ; calcination at 600 oC for 6 h ; The optimum preparation conditions of Ti - Al porous photocatalytic materials are : n ( Ti ) / n ( Al ) = 10 : 1 ; n ( Ti ) / n ( TBAOH ) = 15 : 1 ; 650 oC for 6 h ; The total decolorization rate was 57.6 % .

【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ426;X703

【参考文献】