不同有机醇条件下溶剂热法制备Ga_2O_3及其光催化性能研究  

The solvothermal synthesis of Ga_2O_3 catalysts with different alcohol and the study of their photocatalytic properties

作　　者：向淼淼 黄应平[1,2] 赵萍[1,2] 方艳芬[1,2] 陆朝阳 贾漫珂[1,2] 

机构地区：[1]三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心(三峡大学),湖北宜昌443002 [2]三峡库区生态环境教育部工程研究中心(三峡大学),湖北宜昌443002 [3]武汉千水环境工程技术有限公司,湖北武汉430074

出　　处：《应用化工》2016年第2期227-232,共6页Applied Chemical Industry

基　　金：国家自然科学基金(21377067;21407092;21577078);三峡库区生态环境教育部工程研究中心开放基金(KF2013-13);湖北省创新群体滚动项目(2015CFA021);2015年三峡大学研究生科研创新基金(2015CX129)

摘　　要：以水(water)、异丙醇(IPA)、正戊醇(n-PTL)和正己醇(n-H)为溶剂,采用溶剂热法制备了Ga_2O_3(Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H))。利用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射(UVVis DRS)、比表面积测定仪(BET)对催化剂晶相结构、形貌、比表面积以及其带隙进行了表征。表明,其中Ga_2-O_(3water)为α-Ga_2O_3,Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)都为β-Ga_2O_3,菱柱状形貌;Ga_2O_(3water)、Ga_2O_(3IPA)、Ga_2O_(3n-PTL)和Ga_2O_(3n-H)的比表面积分别为8.564,12.77,10.75,9.776 m^2/g,其中Ga_2O_(3IPA)的比表面积最大。在紫外光(λ<387nm)照射下,以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)为目标污染物在相同条件下,比较光催化降解RhB特性发现,Ga_2O_(3IPA)活性最好,反应4h,RhB基本降解完全。通过测定RhB降解过程中红外吸收光谱及TOC的变化,Ga_2O_(3IPA)对RhB深度氧化矿化效率高。运用ESR技术跟踪测定光催化降解过程中氧化物种的变化及捕获实验,表明Ga_2O_(3IPA)的光催化降解过程涉及空穴、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O_2^(·-))的氧化历程。Ga2O3 photocatalytic materials with a rhombohedron like structure were synthesized with water, isopropanol （IPA）, n-pentyl alcohol （n-PTL） or n-hexanol （n-H）-assisted solvothermal method and subsequent heating treatment. The structure of catalysts were characterized by XRD, SEM, UV-Vis DRS, BET and other modern analysis. Ga2O3water is of α-Ga2O3 , while Ga2 O3IPA, Ga2 O3N-PTLand Ga2 03,.nwere crystalized into/3-Ga2O3. The specific surface area of Ga2 O3water, Ga2 O31Pa, Ga2 O3n-PTrand Ga203,.Hwere 8. 564, 12.77,10.75,9. 776 m2/g,respectively. Under UV irradiation （k 〈387 nm） when the degradation of Rhodamine B （RhB） were used as screening the photocatalytic activity, Ga2 O31pA was the most active one, over which RhB was completly degraded within 4 h. To reveal the degradation mechanism of Ga2OaIPA/RhB system, ESR and radical trapping experiments were conducted, and the results showed that this system primarily involves the valence band holes, O2·-and· OH radicals oxidation processes.

关 键 词：GA2O3 光催化氧化 溶剂热法 氧化机理 

分 类 号：TQ13[化学工程—无机化工] X703[环境科学与工程—环境工程]