Photocatalytic activity of TiO_2 supported SiO_2-Al_2O_3 aerogels prepared from industrial fly ash  

以工业粉煤灰为原料制备TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能（英文）

作　　者：王慧龙[1] 齐慧萍[1] 魏晓娜[1] 刘潇彧[2] 姜文凤 

机构地区：[1]大连理工大学化学学院,辽宁大连116024 [2]大连理工大学基础化学实验中心,辽宁大连116024

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2016年第11期2025-2033,共9页催化学报（英文）

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(21377018);the Natural Science Foundation of Liaoning Province of China(2013020116);the Fundamental Research Funds for the Central Universities(DUT15ZD240)~~

摘　　要：A ternary composite of TiO2 and a SiO2-Al2O3 aerogel with good photocatalytic activity was prepared by a simple sol-gel method with TiO2 nanoparticles and SiO2-Al2O3 aerogels derived from industrial fly ash.The structural features of the TiO2/SiO2-Al2O3 aerogel composite were investigated by X-ray powder diffraction,Fourier transform infrared spectroscopy,transmission electron microscopy,gas adsorption measurements and diffuse reflectance UV-visible spectroscopy.The optimal conditions for photocatalytic degradation of 2-sec-butyl-4,6-dinitrophenol（DNBP],included an initial DNBP concentration of 0.167 mmol/L at pH = 4.86 with a catalyst concentration of 6 g/L,under visible light irradiation for 5 h.A plausible mechanism is proposed for the photocatalytic degradation of DNBP.Our composite showed higher photocatalytic activity for DNBP degradation than that of pure TiO2.This indicates that this material can serve as an efficient photocatalyst for degradation of hazardous organic pollutants in wastewater.2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义.TiO_2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于TiO_2的带隙能级的辐照光照射下,TiO_2可以产生光生电子/空穴对(e^-/h^+).光生电子和空穴分别与TiO_2表面被吸附的H_2O和O_2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(·OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力.TiO_2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统TiO_2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了TiO_2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出SiO_2-Al_2O_3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体,SiO_2-Al_2O_3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N_2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型TiO_2纳米颗粒均匀分散在SiO_2-Al_2O_3气凝胶载体上.TiO_2/SiO_2-Al_2O_3气凝胶三元复合光�

关 键 词：Titania SiO2-Al2O3 aerogel Composite photocatalyst Industrial fly ash 2-sec-butyl-4 6-dinitrophenol Wastewater treatment 

分 类 号：O643.36[理学—物理化学]