基本信息
- 项目名称：
- 溶胶-凝胶法制备TiO2-Al2O3复合光催化剂及其表征
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文以钛酸四正丁酯为钛源、异丙醇铝为铝源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合光催化剂，对催化剂的晶相结构、表面形貌、化学组成及BET比表面积和孔径分布等进行了表征。结果表明复合光催化剂由TiO2和Al2O3组成，其中TiO2为单一的锐钛矿晶相，Al2O3为非晶态。在n(Ti)/n(Al)=12，500 ℃煅烧3 h制得的TiO2-Al2O3复合光催化剂，具有最佳的光催化活性和吸附性能
- 详细介绍：
- 本文以钛酸四正丁酯为钛源、异丙醇铝为铝源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合光催化剂，考察其对甲基橙的吸附性能和在紫外光照射下的光催化活性。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、N2吸附-脱附等对催化剂的晶相结构、表面形貌、化学组成及BET比表面积和孔径分布等进行了表征。结果表明TiO2-Al2O3复合光催化剂由TiO2和Al2O3组成，其中TiO2为单一的锐钛矿晶相，Al2O3为非晶态，Al2O3的存在可抑制TiO2晶粒的生长。在n(Ti)/n(Al)=12，500 ℃煅烧3 h制得的TiO2-Al2O3复合光催化剂比表面积达99.21 m2/g、平均孔径为22.39 nm、累计孔容积为0.4493 cm3/g。在500 ℃煅烧制得的复合光催化剂具有最佳的光催化活性和吸附性能。与纯TiO2相比，相同条件下TiO2-Al2O3复合光催化剂的光催化活性和吸附性能都有较大提高。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目前对于钛铝复合光催化剂的研究报道还很少，铝氧化物与氧化钛的相互作用能提高氧化钛的光催化活性。本文以钛酸四正丁酯、异丙醇铝为原料，配制二元金属混合前驱体，采用溶胶-凝胶法合成了TiO2-Al2O3复合光催化剂。通过对甲基橙的光催化降解实验，考察了其光催化活性变化规律。
科学性、先进性及独特之处
- 当前的研究中都是分别制备TiO2和Al2O3，然后再将它们混合使用。本文采用溶胶－凝胶法，以钛酸四正丁酯、异丙醇铝为原料，配制二元金属混合前驱体，通过共溶胶-凝胶过程合成了TiO2-Al2O3复合光催化剂。与纯TiO2相比，相同条件下TiO2-Al2O3复合光催化剂对染料的光催化降解活性和吸附性能都有较大提高。
应用价值和现实意义
- 光催化污染物净化技术是一种有巨大应用前景的实用性技术。制备新型光催化材料及将其应用于光催化污染物降解过程，将有助于推动该技术的实际应用，具有重要的理论和实际意义。
学术论文摘要
- 本文以钛酸四正丁酯为钛源、异丙醇铝为铝源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2-Al2O3复合光催化剂，对催化剂的晶相结构、表面形貌、化学组成及BET比表面积和孔径分布等进行了表征。结果表明复合光催化剂由TiO2和Al2O3组成，其中TiO2为单一的锐钛矿晶相，Al2O3为非晶态，Al2O3的存在可抑制TiO2晶粒的生长。在n(Ti)/n(Al)=12，500 ℃煅烧3 h制得的TiO2-Al2O3复合光催化剂比表面积达99.21 m2/g、平均孔径为22.39 nm，具有最佳的光催化活性和吸附性能。与纯TiO2相比，相同条件下TiO2-Al2O3复合光催化剂的光催化活性和吸附性能都有较大提高。
获奖情况
- 无。
鉴定结果
- 无。
参考文献
- [1] 无机材料学报, 2009, 24(3): 129–138. [2] Dyes Pig, 2008, 78(1): 77–83. [3] Surf Coat Technol, 2002, 160(1): 62–67. [4] 催化学报, 2006, 27(10): 853–856. [5] Mater Sci Eng B, 2010, 174: 71-73.
同类课题研究水平概述
- 近年来，纳米TiO2光催化剂的研究在环境光催化领域一直相当活跃。纳米TiO2具有光化学性质稳定、耐腐蚀、毒性低等优点，在大气污染和工业废水中处理难降解有机物等方面有着广阔的应用前景。但是，由于TiO2的光生电子与空穴的复合率较高，导致其光催化降解有机物的效率较低。为了解决这一问题，各种改善TiO2光催化活性的途径相继被提出，将TiO2与其它元素进行复合就是其中之一。TiO2基复合光催化材料的研究报道已有很多，如TiO2/SiO2、TiO2/SnO2、SnO2/TiO2 、TiO2-WO3、TiO2-ZnO、TiO2-Fe3O4、TiO2/AC复合光催化剂等的制备。 目前对于钛铝复合光催化剂的研究报道还很少。据研究，Al元素的引入对TiO2的晶相、晶粒尺寸以及能带都会产生一定影响。Sivakkumar和Vicente以硫酸钛和硝酸铝为原料，采用非醇盐水解溶胶-凝胶法分别合成了氧化钛溶胶和勃姆石溶胶，并将二者混合制备了TiO2-Al2O3混合氧化物。Choi等]以异丙醇铝和钛酸四异丙醇酯为原料，采用溶胶-凝胶法分别制备了勃姆石溶胶和氧化钛溶胶，在超声作用下将二者混合制备了TiO2/γ-Al2O3复合氧化物，可用作光催化剂和吸附剂。以上研究中都是分别制备TiO2和Al2O3，然后再将它们混合使用。
