tio2共轭高分子纳米复合材料的制备及光催化性能研究.pdf

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TiO2/共轭高分子纳米复合材料的制备及光催化性能研究

敏世雄王芳

(西部资源与环境化学重点实验室河西学院化学系甘肃张掖734000）

摘要以聚氯乙烯和四氯化钛为原料,利用溶胶-凝胶法制备了复合光催化剂前驱体,经适当热处理后得到了TiO2/
共轭高分子纳米复合光催化剂材料,并用TEM,XRD,FTIR,ESR和UV-Vis等技术对复合材料进行了表征。结果表明,复

合材料平均粒径约30nm,其中TiO2的结构为锐钛矿型,CP为具有活性基团和不同长度共轭链的高分子,且与TiO2之间

存在相互作用。CP与TiO2的复合,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使其能吸收紫外－可见区的全程光波(λ＝190~800nm),
而且对光生电荷具有很高的分离能力,从而使材料表现出较高的催化活性。在自然光作用下,该复合材料能在15min内

使亚甲基蓝的降解率接近80％,催化活性优于纯的TiO2和PVC直接热处理产物。

关键词TiO2/共轭高分子自然光亚甲基蓝降解

SynthesisandPhotocatalyticPropertiesofnanometerTiO2/ConjugatedPolymerComplex
Materials
MinShixiongWangFang
(KeyLabofResourceandEnvironmentalChemistryofWestChina,DepartmentofChemistry,HexiUniversity,Zhangye734000)

AbstractPrecursorofcomplexmaterialswassynthesizedbysol-gelmethodfromtheTiCl4andPVC.Thenanometer

TiO2/conjugatedpolymer(TiO2/CP)complexphotocatalystwaspreparedbycalcinatingtheprecursoratappropriatetemperature.

TEM,XRD,FTIR,ESR,UV-Viswereusedtocharacterizethecomplexphotocatalystanditsphotocatalyticactivityforthe

degradationofdyemethyleneblue(MB)wasstudied.Theresultsshowedthattheaveragesizeofcomplexphotocatalystwas

about30nm.ThecrystallinestructureofTiO2inthecomplexnanomaterialswasanataseform.CPwasaconjugatedpolymerwith

differentactivegroupsonitschainsandwascloselylinkedwithTiO2byastronginteraction.DopingofCPcouldextendedthe

photoresponseofTiO2tothewholeUV-Visregion(λ＝190~800nm),resultinginefficientseparationofphotogeneratedcharge,

hencethephotocatalyticactivityofcomplexphotocatalystwasgreatlyenhanced.Photocatalyticexperimentsindicatedthatunder

theirradiationofnaturallight,themethylenebluecouldbedegrademoreefficientlyontheTiO2/CPthanonthepurenanometer

TiO2andtheproductofPVCbydirectcalcinationlonely.

KeywordsTiO2/conjugatedpolymer,Naturallight,Methyleneblue,Degradation

纳米级TiO2作为一种较理想的半导体材料在太阳能转换、光催化,尤其是有机污染物光催化处理等
[1]
方面引起了人们的广泛研究兴趣。然而,TiO2是一种宽带隙半导体(Eg=3.2eV),对光的吸收仅限于紫外
区,且光生载流子的复合率高,导致其对光能尤其最具实用价值的太阳光的利用率不高,因此光催化的
效率较低。研究表明,金属离子掺杂[2]、贵金属沉积[3]、窄带隙无机半导体复合[4]和非金属掺杂[5,6]等方

法均能不同程度地改善TiO2的