介孔(TiO_2-M)/导电碳毡光电极制备及其光电催化性能  

Preparation and photoelectrocatalysis performance of metal ions doped mesoporous titanium dioxide/conductive carbon felt electrode

作　　者：李铭[1] 李佑稷[1] 徐鹏[1] 林晓[1] 李灯亮 LI Ming LI Youji XU Peng LIN Xiao LI Dengliang(Department of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, China)

机构地区：[1]吉首大学化学化工学院,吉首416000

出　　处：《环境工程学报》2017年第2期1027-1035,共9页Chinese Journal of Environmental Engineering

基　　金：教育部新世纪优秀人才支撑计划项目(NCET-12-0720);湖南省自然科学杰出青年基金资助项目(13JJ1023);湖南省高校科技创新团队支持计划项目;吉首大学研究生项目(14JDY054)

摘　　要：以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、四氯化钛和金属离子分别为造孔模板、钛源和掺杂剂,通过水热法合成金属离子掺杂介孔二氧化钛(MPT-M)负载导电碳毡(CCF)复合材料((MPT-M)/CCF)。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶红外(FT-IR)、N_2吸附-脱附和热重-差热(TG-DTA)等对样品结构进行表征。以气相苯甲醛为目标降解物,探讨了合成材料在紫外光和可见光下的催化性能。结果表明,金属离子Pt的掺杂降低了(MPT-Pt)/CCF的粒径,提高了比表面积和羟基浓度,使得(MPT-Pt)/CCF的光催化活性明显高于其他3种样品((MPT-Mn)/CCF、(MPTFe)/CCF、(MPT-Zn)/CCF),并且具有较好的重复使用性能。最佳的光电催化降解条件为温度35℃、相对湿度55%、偏电压为10 V、初始浓度如40 mg·m-3。A metal ion-doped mesoporous titania / conductive carbon felt（（ MPT-M） / CCF） electrode was obtained via a hydrothermal synthetic method using cetyltrimethyl ammonium bromide as the template,titanium tetrachloride as the titanium source,and metal ions as the doping-ion precursor. The structure of the obtained sample was characterized by X-ray diffraction（ XRD）,scanning electron microscopy（ SEM）,transmission electron microscopy（ TEM）,Fourier transform infrared spectroscopy（ FTIR）,N_2adsorption-desorption,and thermogravimetric-differential thermal analysis（ TGA-DTA）. Using benzaldehyde gas as the target degradation product,the photoelectrocatalytic performance of the（ MPT-M） / CCF electrode was examined under both visible and ultraviolet light irradiation. Platinum doping was found to reduce the particle size of the（ MPT-Pt） / CCF electrode,while increasing the surface area and the hydroxyl concentration. In addition,the（ MPT-Pt） / CCF electrode exhibited higher catalytic activity than（ MPT-Mn） / CCF,（ MPT-Fe） / CCF,and（ MPT-Zn） / CCF. Finally,the optimal photoelectrocatalytic activity was obtained at 35 ℃,55% relative humidity,10 V partial voltage,and an initial concentration of 40 mg·m^- 3.

关 键 词：介孔TIO2 金属掺杂 导电碳毡 光电催化性能 

分 类 号：O643[理学—物理化学]