超声制纳米TiO_2及光催化降解活性深蓝的研究_刘满红

Sonochemicalpreparationofnano-TiO2andphotocatalyticdegradationofactivateddarkblueST-2GLNLiuManhong，HuYuanfei，WangRui，LiuXiaofang，PanJijun（SchoolofChemistryandBiotechnology，YunnanUniversityofNationalities，Kunming650031，China）超声制纳米TiO2及光催化降解活性深蓝的研究刘满红，胡远飞，王锐，刘晓芳，潘继军（云南民族大学化学与生物技术学院，云南昆明650031）［摘要］介绍了TiCl4超声水解制备纳米TiO2的方法，探讨了超声波的作用机理，并以活性深蓝ST-2GLN为目标降解物，考察超声波及煅烧温度对纳米TiO2光催化性能的影响。结果表明：超声波能大幅度提高纳米TiO2光催化性能；300℃煅烧得到的纳米TiO2在催化剂质量浓度1.0g/L，25℃，8W紫外灯（波长254nm）照射，活性深蓝ST-2GLN水溶液初始质量浓度30mg/L的条件下，80min降解率即可达到99.7%。［关键词］纳米TiO2；超声波；活性深蓝ST-2GLN；光催化［中图分类号］TQ426［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）06-0025-03Abstract：Thepreparationofnano-TiO2bysonochemicalhydrolysisofTiCl4isintroduced，andthemechanismofultrasoundisdiscussed.TheeffectsofultrasoundandcalcinationtemperatureonthephotocatalyticdegradationofactivedarkblueST-2GLNareexperimentallyinvestigated.Theresultsshowthatultrasoundimprovesthephoto-catalyticcapacityofnano-TiO2greatly.Undertheoptimizedconditionsasfollows：thenano-TiO2obtainedbycalcinationsat300℃，thecatalystdosageis1.0g/L，temperature25℃，ultravioletirradiation8W(wavelength254nm)，andtheaqueoussolutioninitialconcentrationofactivateddarkblueST-2GLN30mg/L，thedegradationrateisupto99.7%in80min.Keywords：nano-TiO2；ultrasonic；activateddarkblueST-2GLN；photocatalysis纳米TiO2光催化降解法具有高效、节能、安全、廉价、清洁无毒、催化范围广等优点，被越来越广泛地应用于染料废水降解等环境问题〔1-2〕。纳米TiO2是一种非溶出型催化剂〔3〕，作为宽禁带半导体，其在波长≤388nm紫外光照射下，价带电子被激发到导带上，形成空穴－电子对，空穴h+可以将吸附在TiO2表面的OH－和H2O分子氧化成HO·，而HO·可使有机染料分子完全氧化生成CO2、H2O〔4-5〕。低成本制备高性能的纳米TiO2是光催化剂实用化过程中有待解决的难题，目前应用超声技术制备纳米TiO2的报道不多〔6〕。笔者以TiCl4为原料，在超声波作用下水解制备纳米TiO2，以活性深蓝ST-2GLN为目标降解物，探究了纳米TiO2光催化降解的性能及超声作用机理，以期探寻操作简单、成本低廉、有效改善粒子结构、提高其光催化性能的制备方法。1实验部分1.1仪器与试剂仪器：UV-9200紫外-可见分光光度计，北京瑞利分析仪器公司；KQ-100系列超声反应器，昆山市超声仪器有限公司；JB90－D型强力电动搅拌机，上海标本模型厂；DHG-9140A鼓风干燥箱，上海精密仪器仪表有限公司；箱式电阻炉，上海实验仪器总厂；光催化反应装置，自制。试剂：TiCl4，AR，天津科密欧化学试剂有限公司；AgNO3，AR，上海试剂厂；活性深蓝ST-2GLN，椒江市染料化工二厂。1.2催化剂的制备改良1.2.1超声技术制备纳米TiO2在冰水浴条件下将TiCl4缓缓倒入蒸馏水中，配制成TiCl4溶液，并依次进行超声、加热水解、超声处［基金项目］教育部科学技术研究重点项目（207108）第30卷第6期2010年6月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.6Jun.，2010