TiO2/SBA-15介孔复合材料的制备及光催化性能研究

为增大半导体TiO2的比表面积,进而提升其光催化性能,同时改善其不易回收的缺陷,该研究以价格便宜、来源广泛的钛铁矿为原料,具有高度有序介孔结构的SBA-15分子筛为载体,通过后合成水解法并调控不同的煅烧温度制得TiO2/SBA-15复合材料,采用X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、比表面分析仪对样品进行表征。此外,在紫外光照射下,以甲基橙为模拟降解物,考察样品煅烧温度、光催化反应温度对催化效率的影响,对比TiO2/SBA-15复合材料与商用P25的催化效果,分析甲基橙溶液的矿化程度及催化剂的稳定性,并结合活性物种捕获实验提出TiO2/SBA-15光催化降解甲基橙的机制。结果表明:煅烧温度对催化剂的晶型、比表面积和晶粒大小具有显著影响,煅烧温度为550℃时TiO2/SBA-15的比表面积高达386 m^2/g,该催化剂在3 h内对甲基橙的降解率为85.1%,溶液矿化率达62.9%。TiO2/SBA-15和商用P25光催化甲基橙均符合准一级反应,速率常数分别为0.6331 h^-1和0.3506 h^-1,TiO2/SBA-15复合材料有效提高了光催化活性并维持良好的稳定性。在该光催化体系中,h^+和·O2是起主导作用的活性物种,·OH的影响较小。

ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料的制备及催化性能研究

该文首先通过简单的方法制备磁性纳米材料Fe3O4,然后在PVP材料联接作用下掺杂进多孔材料ZIF-67中制备了新型ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料。对该复合材料进行了充分的表征后,利用多孔、比表面积大、热/机械稳定性好、结构规整、活性位点多的ZIF-67与磁性纳米材料Fe3O4所表现出的协同作用,研究了该复合材料在环境污染物对硝基苯酚还原反应中的催化作用。结果表明,在该反应体系中添加ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料,与未添加催化剂以及只添加单一材料相比,响应灵敏度增强,反应速率加快,表现出最大的催化活性。另外该复合材料中因为添加了磁性纳米材料Fe3O4,所以有利于催化剂的回收再利用。对ZIF-67@PVP@Fe3O4复合材料进行了6次重复循环实验,催化效率仍维持在95%以上,表明该复合材料稳定性较好,有望发展成为有应用前景的环境污染物催化材料。