原位FTIR技术考察金红石TiO2的表面羟基及其对甲苯的光催化氧化作用  

In Situ IR Study of Surface Hydroxyl and Photocatalytic Oxidation of Toluene of Rutile TiO_2

作　　者：林华香[1] 邓韦华 龙金林[1] 王绪绪[1] 

机构地区：[1]福州大学光催化研究所、福建省光催化重点实验室,福建福州350002

出　　处：《光谱学与光谱分析》2014年第5期1229-1233,共5页Spectroscopy and Spectral Analysis

基　　金：国家自然科学基金项目(21003021,21173044,21203029);福建省高校产学合作科技重大项目(2012Y4003)资助

摘　　要：表面羟基是TiO2表面性质的一个重要组成部分,是TiO2光催化活性的一个重要影响因素。在光催化反应过程中,TiO2的表面羟基不仅能够与光生空穴反应生成羟基自由基(OH·),而且还可能成为有机物的吸附中心而改变反应物的吸附形态并影响反应物分子的催化反应,因此,研究TiO2的表面羟基有助于更深刻理解光催化反应机理。本工作以金红石TiO2为研究对象,在自制的原位红外测试系统中探测了样品在经过不同温度真空处理后,样品表面羟基的数量、种类和分布的变化;以甲苯为反应探针分子,采用原位FTIR技术研究了不同表面羟基对甲苯的吸附作用和光催化反应性能。结果表明,金红石TiO2表面含两种热稳定性不同的羟基,一类是在高温下保持相对稳定的孤立羟基,其红外吸收波数在3 724,3 700,3 652cm-1,其中3 652cm-1的吸收强度最大;另一类是热稳定性较差的氢键羟基,其红外吸收波数在3 648,3 610,3 413,3 362cm-1,这些羟基在热处理温度为250℃时几乎消失。在吸附甲苯的过程中,只有吸收波数在3 648,3 610和3 652cm-1的羟基强度减小,是甲苯的吸附中心,而其余羟基几乎不变。In the present work ,the surface hydroxyls on rutile TiO2 that evacuated at different temperature were characterized by in suit FTIR .The action of OH groups in photocatalytic reaction was tested by adsorption and photooxidation of toluene in an in situ IR cell .The results show that there are seven OH groups （with bands at 3 724 ,3 700 ,3 652 ,3 648 ,3 610 ,3 413 and 3 362 cm -1 ） on rutile TiO2 with different thermal stability .Among the seven hydroxyl groups ,the OH groups with bands at 3 724 , 3 700 and 3 652 cm -1 are thermal stable and are ascribed to isolate hydroxyl groups ,while the OH groups with bands at 3 648 , 3 610 ,3 413 and 3 362 cm-1 are thermal unstable that almost disappear after evacuation at 250 ℃ .During the adsorption of tol-uene ,only the surface hydroxyls with bands 3 648 ,3 610 and 3 652 cm-1 act as adsorption sites for adsorption of toluene .

关 键 词：金红石T iO2 表面羟基 甲苯 吸附 光催化 

分 类 号：O657.3[理学—分析化学]