掺铁氧化钛活性炭负载体制备及其对活性艳红K2G的光催化降解

通过优化的溶胶-凝胶法制备活性炭负载的铁掺杂TiO2(Fe-TiO2/AC)复合体,使用比表面积分析仪、扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、荧光光谱等对其结构特征进行表征.采用活性艳红K2G水溶液为标准模型降解物,对其光催化性能进行评价.结果表明:活性炭负载Fe-TiO2后,仍然保持有很高的比表面积,原因是活性炭的大孔和中孔没有被堵塞.Fe-TiO2/AC中没有Fe离子衍射峰出现,可能归功于Fe离子半径和Ti相近或掺杂量少,也表明对TiO2纳米颗粒的晶型结构没有影响.相对于纯TiO2,由于活性炭载体大的比表面积和强的吸附力,使其表面上的TiO2纳米颗粒分散好,同时铁的掺杂使TiO2纳米颗粒尺寸进一步降低.另外,复合体中掺杂在TiO2中的Fe有两种存在形式,即Fe2O3和FeO.由于活性炭载体和Fe离子的掺杂浓度对光生空穴-电子对复合率的影响,从而导致活性炭负载化和Fe掺杂及其浓度的大小都对复合体荧光强度产生影响.相比于纯TiO2、0.3%Fe-TiO2、TiO2/AC、0.5%Fe-TiO2/AC和0.1%Fe-TiO2/AC,0.3%Fe-TiO2/AC显示出最大的光催化活性,并能使活性艳红K2G在有限的时间内完全矿化,这归功于恰当浓度的Fe离子掺杂和活性炭负载.另外,0.3%Fe-TiO2/AC降解活性艳红K2G的动力学常数(k=0.0229min-1)比TiO2/AC(0.0154min-1)和0.3%Fe-TiO2(0.0057min-1)两者动力学常数之和还大,原因可能是活性炭负载和铁离子掺杂同时影响,对于提高TiO2光催化活性具有放大效应.