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介孔(TiO_2-M)/导电碳毡光电极制备及其光电催化性能

Preparation and photoelectrocatalysis performance of metal ions doped mesoporous titanium dioxide/conductive carbon felt electrode
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摘要 以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、四氯化钛和金属离子分别为造孔模板、钛源和掺杂剂,通过水热法合成金属离子掺杂介孔二氧化钛(MPT-M)负载导电碳毡(CCF)复合材料((MPT-M)/CCF)。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外(FT-IR)、N_2吸附-脱附和热重-差热(TG-DTA)等对样品结构进行表征。以气相苯甲醛为目标降解物,探讨了合成材料在紫外光和可见光下的催化性能。结果表明,金属离子Pt的掺杂降低了(MPT-Pt)/CCF的粒径,提高了比表面积和羟基浓度,使得(MPT-Pt)/CCF的光催化活性明显高于其他3种样品((MPT-Mn)/CCF、(MPTFe)/CCF、(MPT-Zn)/CCF),并且具有较好的重复使用性能。最佳的光电催化降解条件为温度35℃、相对湿度55%、偏电压为10 V、初始浓度如40 mg·m-3。 A metal ion-doped mesoporous titania / conductive carbon felt(( MPT-M) / CCF) electrode was obtained via a hydrothermal synthetic method using cetyltrimethyl ammonium bromide as the template,titanium tetrachloride as the titanium source,and metal ions as the doping-ion precursor. The structure of the obtained sample was characterized by X-ray diffraction( XRD),scanning electron microscopy( SEM),transmission electron microscopy( TEM),Fourier transform infrared spectroscopy( FTIR),N_2adsorption-desorption,and thermogravimetric-differential thermal analysis( TGA-DTA). Using benzaldehyde gas as the target degradation product,the photoelectrocatalytic performance of the( MPT-M) / CCF electrode was examined under both visible and ultraviolet light irradiation. Platinum doping was found to reduce the particle size of the( MPT-Pt) / CCF electrode,while increasing the surface area and the hydroxyl concentration. In addition,the( MPT-Pt) / CCF electrode exhibited higher catalytic activity than( MPT-Mn) / CCF,( MPT-Fe) / CCF,and( MPT-Zn) / CCF. Finally,the optimal photoelectrocatalytic activity was obtained at 35 ℃,55% relative humidity,10 V partial voltage,and an initial concentration of 40 mg·m^- 3.
作者 李铭 李佑稷 徐鹏 林晓 李灯亮 LI Ming LI Youji XU Peng LIN Xiao LI Dengliang(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)
出处 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期1027-1035,共9页 Chinese Journal of Environmental Engineering
基金 教育部新世纪优秀人才支撑计划项目(NCET-12-0720) 湖南省自然科学杰出青年基金资助项目(13JJ1023) 湖南省高校科技创新团队支持计划项目 吉首大学研究生项目(14JDY054)
关键词 介孔TIO2 金属掺杂 导电碳毡 光电催化性能 mesoporous TiO2 metal ions doped conductive carbon felt photoelectrocatalysis
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