新型二氧化钛的制备及其光催化降解苯酚的性能研究.docx

新型二氧化钛的制备及其光催化降解苯酚的性能研究
引言
随着全球环境污染问题的严重化，新型环保材料的研究越来越受到关注。光催化降解是通过光催化剂在光照下产生活性物种使有害化合物发生氧化还原反应，从而达到降解的目的。二氧化钛由于具有良好的光催化性能而逐渐成为了广泛关注的研究对象。在本文中，将介绍新型二氧化钛的制备方法，并以苯酚为模型化合物，探讨其光催化降解苯酚的性能。
一、实验方法
制备新型二氧化钛的方法
实验中使用溶胶-凝胶法制备了新型二氧化钛，具体制备步骤如下：
1.在300mL的愈加瓶中加入10g钛四醇，稳定琼脂，16mL正丁醇和10mL去离子水，并充分搅拌混合，直到所有的试剂溶解为止。
2.在常温下第一次搅拌24小时，并使用过滤器从溶液中收集白色胶体颗粒。
3.收集胶体颗粒之后，将其放置在烘箱中干燥48小时。
4.将干燥的样品置于装有10mL丙酮、10mL去离子水和0.05g草酸的皂化瓶中，并使用超声浴分散样品。
5.在70℃下沉淀样品。
6.在400℃下煅烧处理样品，30分钟后将样品取出并称重。
测定光催化降解苯酚的方法
以苯酚为模型化合物，将100mL的苯酚溶液倒入装有新型二氧化钛样品的光催化反应釜中。处理过程中，保持反应釜中水的温度恒定，在黑暗条件下的反应开始3小时后，打开反应釜中的灯光。使用紫外-可见吸收光谱法跟踪苯酚的降解过程，并保持光强的恒定。
二、实验结果
制备新型二氧化钛的结果
使用SEM观察了样品的形貌表征，发现样品为球形结构，表面光滑，颗粒分布均匀。XRD结果表明样品为锐钛矿的结晶相。BET测试表明样品比表面积为83.2m2/g。
光催化降解苯酚的结果
在满足最佳条件下，使用UV-vis光谱法监测反应过程，得到曲线如下。曲线上升表示苯酚的吸收量增加，即苯酚降解速度减慢。曲线下降则表示苯酚的吸收量减小，光催化反应效果好。
根据实验得到的曲线，可以看出，反应开始的前3小时中，苯酚的光催化降解速度较缓慢。3小时之后，光照强度增加后，反应开始加速。
三、实验分析
制备新型二氧化钛的分析
从SEM图中可以看出，样品形貌规整，颗粒均匀，这种球形颗粒是由于软硬分离机制引起的，这种机制能够形成均匀的样品。
我们发现XRD结果表明样品为锐钛矿的结晶相。在BET测试中，样品比表面积为83.2m2/g，比表面积大，表面积越大，样品与环境的接触面就越大，进而增大反应的催化活性。因此，新型二氧化钛拥有优良的催化性能。
光催化降解苯酚的分析
根据实验得到的结果，苯酚在光下的降解效果与光照强度密切相关。在3小时之后，光照强度增加后，速率增加，因此在实际应用中，需要选择适当的光照强度和反应时间。
四、结果讨论
本次实验使用溶胶-凝胶法制备新型二氧化钛，实验结果表明，样品形貌规整，颗粒均匀，且样品的比表面积较大，具有良好的催化性能。在光催化降解苯酚的实验中，发现光照强度对反应速度有着明显的影响，因此在实际应用中需要选择适当的光照强度和反应时间。
总的来说，本实验结果表明，制备的新型二氧化钛具有良好的催化性能，可以有效地降解化学污染物，具有较好的应用前景。