溶胶-凝胶法制备La 2 Ti 2 O 7 /HZSM-5及其光催化活性
发布时间：2021-09-04 13:07
采用溶胶-凝胶法制备La2Ti2O7/HZSM-5光催化剂,并对其光催化活性进行研究。结果表明:La2Ti2O7经HZSM-5分子筛负载后,并未改变原有晶相,仍为单斜晶系钙钛矿结构。负载后的La2Ti2O7分散在分子筛表面,催化剂的比表面积大幅增加并形成新的中孔结构。HZSM-5制约了La2Ti2O7的生长,导致晶粒尺寸减小。材料的光谱吸收边界随负载量的减小而发生蓝移,禁带宽度增大。负载样品中La3d和O1s的电子结合能增大。La2Ti2O7/HZSM-5比纯La2Ti2O7具有更高的光催化活性。经紫外光照120min后,活性艳红X-3B在70%La2Ti2
【文章来源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５
第４５卷第７期溶胶－凝胶法制备Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５及其光催化活性图２Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＦＴ－ＩＲ（ａ）和ＦＴ－ＦＩＲ谱图（ｂ）Ｆｉｇ．２ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ａ）ａｎｄＦＴ－ＦＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ｂ）ｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ化物的成键信息。６４７ｃｍ－１和３５３ｃｍ－１附近的吸收带归属于Ｌａ—Ｏ吸收峰［２０］，５５４ｃｍ－１附近强而宽的吸收带为ＴｉＯ６八面体中Ｔｉ—Ｏ的伸缩振动峰，５５４ｃｍ－１处的吸收带随负载量的减小而增强，为ＨＺＳＭ－５特征双五环的反对称伸缩振动吸收峰［２１］与其叠加所致，４６２ｃｍ－１处的吸收带由Ｔｉ—Ｏ—Ｌａ振动引起［２２］，４５２ｃｍ－１处伴随负载量下降而变强的吸收峰为四面体Ｓｉ—Ｏ的弯曲振动峰。可以看出，负载后的样品保持了Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７的所有特征吸收峰，且在１０３３ｃｍ－１处未出现新吸收带，表明Ｌａ３＋并未进入到分子筛骨架［２１］。图３为Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可见漫反射光谱。催化剂在紫外区有很好的吸收。根据爱因斯坦关系式Ｅｇ＝１２４０／λｇ［１４］，计算可得Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及负载量为９０％，７０％，５０％，
的禁带宽度分别为２．８４，３．１１，３．２０，３．２１，３．３２ｅＶ。可以看出，随着负载量的减小，光谱吸收边界发生蓝移，禁带宽度有所增大。由于负载到ＨＺＳＭ－５上的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７晶粒生长受到抑制，晶粒细化使带隙宽化。材料的比表面积、孔结构和吸附量如表１所示。未负载的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７几乎没有孔结构，累计孔容仅为０．００１１ｃｍ３·ｇ－１。负载后样品的孔容及平均孔径有所增加。值得注意的是，低负载量（２０％～５０％）样品图３Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可见漫反射光谱图Ｆｉｇ．３ＵＶ－ＶｉｓｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ的孔容随分子筛的减少而下降，在高负载量时却未继续减少。这是由于低负载量样品的孔容由ＨＺＳＭ－５本身的微孔所提供，分子筛减少后孔容随之下降。高负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７在分子筛表面密集堆积而形成新的中孔结构，增加的孔容抵消了分子筛含量下降而减少的孔容。此时，平均孔径的增加也证实了样品孔结构的改变。ＨＺＳＭ－５对染料没有任何吸附能力，对活性艳红分子的吸附全部来自于Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７。当负载量较大时，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７与分子筛间新的孔结构使其具有较大的孔容，有利于对染料的吸附。表１ＨＺＳＭ－５，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺ
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载型SrTiO3/HZSM-5光催化材料制备与性能研究[J]. 刘春玲,毕菲非,张文杰,何红波. 材料工程. 2016(12)
[2]新型二氧化钛基光催化材料的研究进展[J]. 陈昱,王京钰,李维尊,鞠美庭. 材料工程. 2016(03)
[3]NaZSM-5分子筛磷酸改性对TiO2/ZSM-5光催化剂的影响[J]. 张文杰,于杨,李可心. 功能材料. 2012(10)
[4]可见光响应Pt沉积La2O3/TiO2制备及其对甲苯的光热催化去除[J]. 仲鑫,孙剑,刘守新. 无机材料学报. 2011(11)
[5]烧绿石结构La2Ti2-xCoxO7的制备及可见光分解水性能[J]. 李鸿建,陈刚,李中华,周超. 物理化学学报. 2007(05)
[6]La1-xCexFeO3钙钛石高变催化剂的XPS研究[J]. 马红钦,谭欣,朱慧铭,张继炎,张鎏. 中国稀土学报. 2003(04)
[7]甲烷氧化偶联Ti-La-Li系混合氧化物催化剂[J]. 赵震,远松月,于作龙. 物理化学学报. 1994(04)
[8]ZSM-5型沸石的红外光谱结构分析[J]. 郭文珪,辛勤,张慧,梁娟. 催化学报. 1981(01)
本文编号：3383323
【文章来源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＸＲＤ谱图Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５
第４５卷第７期溶胶－凝胶法制备Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５及其光催化活性图２Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＦＴ－ＩＲ（ａ）和ＦＴ－ＦＩＲ谱图（ｂ）Ｆｉｇ．２ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ａ）ａｎｄＦＴ－ＦＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ｂ）ｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ化物的成键信息。６４７ｃｍ－１和３５３ｃｍ－１附近的吸收带归属于Ｌａ—Ｏ吸收峰［２０］，５５４ｃｍ－１附近强而宽的吸收带为ＴｉＯ６八面体中Ｔｉ—Ｏ的伸缩振动峰，５５４ｃｍ－１处的吸收带随负载量的减小而增强，为ＨＺＳＭ－５特征双五环的反对称伸缩振动吸收峰［２１］与其叠加所致，４６２ｃｍ－１处的吸收带由Ｔｉ—Ｏ—Ｌａ振动引起［２２］，４５２ｃｍ－１处伴随负载量下降而变强的吸收峰为四面体Ｓｉ—Ｏ的弯曲振动峰。可以看出，负载后的样品保持了Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７的所有特征吸收峰，且在１０３３ｃｍ－１处未出现新吸收带，表明Ｌａ３＋并未进入到分子筛骨架［２１］。图３为Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可见漫反射光谱。催化剂在紫外区有很好的吸收。根据爱因斯坦关系式Ｅｇ＝１２４０／λｇ［１４］，计算可得Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及负载量为９０％，７０％，５０％，
的禁带宽度分别为２．８４，３．１１，３．２０，３．２１，３．３２ｅＶ。可以看出，随着负载量的减小，光谱吸收边界发生蓝移，禁带宽度有所增大。由于负载到ＨＺＳＭ－５上的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７晶粒生长受到抑制，晶粒细化使带隙宽化。材料的比表面积、孔结构和吸附量如表１所示。未负载的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７几乎没有孔结构，累计孔容仅为０．００１１ｃｍ３·ｇ－１。负载后样品的孔容及平均孔径有所增加。值得注意的是，低负载量（２０％～５０％）样品图３Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可见漫反射光谱图Ｆｉｇ．３ＵＶ－ＶｉｓｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ的孔容随分子筛的减少而下降，在高负载量时却未继续减少。这是由于低负载量样品的孔容由ＨＺＳＭ－５本身的微孔所提供，分子筛减少后孔容随之下降。高负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７在分子筛表面密集堆积而形成新的中孔结构，增加的孔容抵消了分子筛含量下降而减少的孔容。此时，平均孔径的增加也证实了样品孔结构的改变。ＨＺＳＭ－５对染料没有任何吸附能力，对活性艳红分子的吸附全部来自于Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７。当负载量较大时，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７与分子筛间新的孔结构使其具有较大的孔容，有利于对染料的吸附。表１ＨＺＳＭ－５，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同负载量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺ
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载型SrTiO3/HZSM-5光催化材料制备与性能研究[J]. 刘春玲,毕菲非,张文杰,何红波. 材料工程. 2016(12)
[2]新型二氧化钛基光催化材料的研究进展[J]. 陈昱,王京钰,李维尊,鞠美庭. 材料工程. 2016(03)
[3]NaZSM-5分子筛磷酸改性对TiO2/ZSM-5光催化剂的影响[J]. 张文杰,于杨,李可心. 功能材料. 2012(10)
[4]可见光响应Pt沉积La2O3/TiO2制备及其对甲苯的光热催化去除[J]. 仲鑫,孙剑,刘守新. 无机材料学报. 2011(11)
[5]烧绿石结构La2Ti2-xCoxO7的制备及可见光分解水性能[J]. 李鸿建,陈刚,李中华,周超. 物理化学学报. 2007(05)
[6]La1-xCexFeO3钙钛石高变催化剂的XPS研究[J]. 马红钦,谭欣,朱慧铭,张继炎,张鎏. 中国稀土学报. 2003(04)
[7]甲烷氧化偶联Ti-La-Li系混合氧化物催化剂[J]. 赵震,远松月,于作龙. 物理化学学报. 1994(04)
[8]ZSM-5型沸石的红外光谱结构分析[J]. 郭文珪,辛勤,张慧,梁娟. 催化学报. 1981(01)
本文编号：3383323
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