掺杂Fe_2O_3纳米TiO_2膜光催化降解有机染料废水中甲基橙_曹广秀

StudyonphotocatalyticdegradationoforganicwastewatermethylorangebyusingFe2O3-dopingofTiO2thinfilmCaoGuangxiu,MaHuailing,JiangFangting,WangLei(DepartmentofChemistry,ShangqiuNormalCollege,Shangqiu476000,China)掺杂Fe2O3纳米TiO2膜光催化降解有机染料废水中甲基橙曹广秀,马淮凌,姜芳婷,王磊(商丘师范学院化学系,河南商丘476000)[摘要]采用溶胶-凝胶技术,以普通载玻片为基底材料,制备了掺杂Fe2O3的TiO2薄膜,用TEM、TG-DTA、XRD对TiO2薄膜进行结构表征。用掺杂Fe2O3的TiO2薄膜降解有机染料废水中的甲基橙。结果表明,焙烧温度500℃时,制备的TiO2薄膜牢固,有较好的光催化活性。在pH为4,投加一定量的H2O2,太阳光照射30min条件下,甲基橙的降解率达到93.02%。和纯纳米TiO2膜相比提高了3%以上。[关键词]溶胶-凝胶;纳米二氧化钛;光催化降解[中图分类号]X131.2;X788[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2006)12-0044-04Abstract:TransparentFe2O3-dopingTiO2thinfilmonsodalimeglasssubstrateshasbeenpreparedbyusingsol-gelmethod.TiO2thinfilmsarecharacterizedbyTEM,TG-DTA,XRD.TheFe2O3-dopingTiO2thinfilmisfoundtobeveryactiveinphotocatalyticdecompositionofmethylorangeaqueoussolution.TheresultshowsthattheTiO2filmcalcinedat500℃isverysolidandhasgoodphotocatalyticactivity.ComparedwithcommonTiO2film,thedegradationrateofmethylorangegoeshighermorethan3%andisupto93.02%whenthefilmisirradiated30minbysunlightinthepH=4,addingH2O2.Keywords:sol-gel;nanotitaniumdioxide;photocatalyticdegradation[基金项目]河南省自然科学基金项目(0511020300)近几十年来,由于工农业的飞速发展,环境污染日益严重,人们为探索新型的环保处理技术进行了大量研究。半导体多相催化处理污染废水的技术,日益得到人们的广泛关注〔1〕。其中最有代表性的就是二氧化钛光催化技术,但目前该技术存在电子和空穴容易发生复合,光催化效率低,带隙能较宽(约3.2eV),只能在紫外区显示光化学活性,对太阳光的利用率低(<10%)等缺陷。因此,人们采用了多种方法和手段以改善其性质缺陷,如掺杂金属离子、表面光敏化等〔2,3〕。研究表明在TiO2光催化剂中掺杂过渡金属离子,可影响电子与空穴的复合〔4〕。基于前人的工作笔者研究了掺杂Fe2O3纳米TiO2膜的光催化性能。Fe2O3具有较窄的禁带能(Eg为2.2eV,λ为563nm),其吸收光谱与太阳能光谱较为匹配,可直接利用太阳能。研究表明它的存在阻止了纳米TiO2中空穴与电子的复合,提高了空穴数量,增强了其氧化降解能力。同时,光催化剂纳米TiO2膜能重复使用,克服了粉末状TiO2分离难的问题。因此,具有潜在的应用价值。1实验部分1.1试剂与仪器试剂:钛酸四丁酯、无水乙醇、无水氯化铁、三乙醇胺(以上均为分析纯)。甲基橙溶液,质量浓度8mg/L;盐酸,浓度8、12mol/L;H2O2溶液,质量分数为5%;二次蒸馏水。仪器:DF-101S集热或恒温加热磁力搅拌器(河南巩义市英峪仪器一厂);800型离心机(上海手术器械厂);SRJX-4-13马福炉(江苏金坛儒林电第26卷第12期2006年12月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.26No.12Dec.,200644子仪器厂);722型紫外可见分光光度计(上海光学仪器厂);分析天平(上海天平仪器厂);RigakuD-Max-yAX-射线衍射仪(日本理学株式会社);JEM-200EX透射电子显微镜(日本)。差热分析仪(日本理学株式会社)。1.2玻片的预处理将普通玻璃用洗涤剂洗净后,放在质量分数为10%的盐酸中煮沸15min,取出后用自来水、二次蒸馏水清洗数次,