金属掺杂对纳米管TiO_2光催化性能的影响  被引量:11

Effect of metal ion-doping onphotocatalytic activity of TiO_2 nanotubes

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作  者:花朵[1,2] 施春红[1,2] 袁蓉芳[1,2] 周北海[1,2] 马丽[3] 

机构地区:[1]北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083 [2]北京科技大学土木与环境工程学院环境工程系,北京100083 [3]中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司,河北任丘062552

出  处:《功能材料》2013年第21期3163-3168,共6页Journal of Functional Materials

基  金:国家自然科学基金资助项目(51178043)

摘  要:利用水热法,以Degussa P-25TiO2粉末为原料,AlCl3、Fe(NO3)3·9H2O和ZnCl2为掺杂剂合成金属掺杂纳米管TiO2,并采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和BET比表面积分析对催化剂进行表征。结果表明,掺杂金属分别以Al 3+、Fe3+和Zn2+的形式存在。随着煅烧温度的增高,样品的比表面积逐渐降低,锐钛矿含量先增大后减小;金属掺杂后,催化剂比表面积略有降低,锐钛矿含量略有增大。考察紫外光催化臭氧化工艺中TiO2降解腐植酸标志物的催化效果,结果表明,450℃煅烧未掺杂纳米管TiO2对腐植酸的催化降解效率为44%,较P-25TiO2粉末提高了11%;金属掺杂后催化效果提升明显,550℃煅烧Fe掺杂纳米管TiO2的催化效果最为显著,腐植酸去除率达77%。Ions-doped TiO2 nanotubes were synthesized via a hydrothermal method and characterized by trans- mission electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and specific surface areas. The binding energies of A12p, Fe2p and Zn2p indicated that the doping ions existed as A1^3+ , Fe^3+ and Zn^2+ , re- spectively. With the increase of the calcination temperature, the specific surface area decreased. The intensity of anatase phase declined with enhancing the calcination temperature, and then decreased. The specific surface area decreased and the weight fractions of anatase phase increased when metal ions were doped into the catalyst. The removal efficiency of humic acid (HA) was 44% when un-doped TiOz nanotubes calcined at 450℃ were added, 11% higher than that in the presence of P-25 TiO2 powder. Fe-doped TiO2 nanotubes calcined at 550℃ had the best photocatalvtie activity. as 77 % of HA was degraded when this catalyst was added.

关 键 词:TIO2 纳米管 金属掺杂 光催化臭氧化 腐植酸 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程] X5[环境科学与工程—环境工程]

 

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