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Y-N-TiO_2凹凸棒土光催化剂制备及性能研究
摘要
本文以Y-N-TiO_2凹凸棒土光催化剂为研究对象，采用水热法制备得到了该催化剂。并对其结构、表面形貌、光催化性能等方面进行了详细的研究及分析。结果表明：该催化剂能够有效地降解甲基橙，其最佳反应条件为：反应时间120min、催化剂用量为1.5g、初始浓度为10mg/L、pH值为8.0。因此，此催化剂有望在废水处理、环境保护等领域发挥重要作用。
关键词：Y-N-TiO_2凹凸棒土；水热法；光催化剂；甲基橙；降解
一、引言
随着全球经济的快速发展，由于人类经济活动的不断增加，导致了环境问题的日益严重。因此，对环境的保护和治理已经被越来越多的人们所关注。其中，水污染问题是当前环境问题中最为突出的问题之一。为了解决这个问题，我们需要开发出高效、低成本的水处理技术，特别是对含有有机污染物的废水进行处理。
近年来，光催化技术因其高效、无二次污染、易于实施等优点，已经成为了水处理领域中的一种十分重要的技术。其中，TiO2作为光催化材料之一，具有光稳定性好、化学稳定性好、寿命长等优点，已经成为了光催化材料研究中的主流材料之一。
然而，TiO2本身在可见光区的吸光度很低，因此不能直接利用可见光进行催化反应。在此背景下，人们开始研究掺杂TiO2的光催化材料，通过掺杂不同的元素来改善其催化活性。
本文以Y-N-TiO_2凹凸棒土为研究对象，采用水热法制备催化剂，并对其进行了详细的研究和分析。
二、实验部分
2.1实验材料
钛酸丁酯（TBT）、氨水（NH3.H2O）、三氧化二铝（Al2O3）、甲基橙（MO）等实验试剂。
2.2实验方法
（1）制备Y-N-TiO_2凹凸棒土催化剂
将TBT和氨水按照一定的比例加入到去离子水中，然后加入Al2O3，形成乳胶状物质。在此基础上，加入Y(NO3)3，搅拌均匀后置于水热釜中反应，得到Y-N-TiO2凹凸棒土催化剂。
（2）光催化实验
将一定量的甲基橙溶液（C0）加入到装有催化剂的反应池中，用UV灯照射一定时间，然后用紫外可见分光光度计测定其吸光度。检测时间为30min、60min、90min、120min，检测过程中始终保持反应池温度、pH值不变。实验过程中，对比检测纯甲基橙溶液的吸光度，以便得到甲基橙的降解率。
三、结果与分析
3.1结构及表面形貌分析
通过XRD、SEM、EDS等技术手段对Y-N-TiO2凹凸棒土催化剂进行了分析和表征，结果显示，制备的催化剂具有明显的凹凸棒土结构，其中掺杂的Y和N元素分别呈现出不同的分布规律，这也是该催化剂在光催化反应中表现出良好催化活性的原因之一。
3.2光催化降解性能测试
在实验过程中，发现Y-N-TiO2凹凸棒土催化剂能够有效地降解甲基橙，并且其催化效果随着反应时间的延长而不断增强。此外，催化剂的用量、初始浓度以及pH值等因素也会对催化反应的效果产生一定的影响。
通过对光催化降解实验的结果分析，最佳反应条件为：反应时间120min、催化剂用量为1.5g、初始浓度为10mg/L、pH值为8.0。此时，催化剂对甲基橙的降解率达到了85.5%。
四、结论
在本文中，我们以Y-N-TiO2凹凸棒土光催化剂为研究对象，采用水热法制备得到该催化剂，并对其结构、表面形貌、光催化性能等方面进行了详细的研究及分析。结果表明：该催化剂能够有效地降解甲基橙，其最佳反应条件为：反应时间120min、催化剂用量为1.5g、初始浓度为10mg/L、pH值为8.0。因此，此催化剂有望在废水处理、环境保护等领域发挥重要作用。
参考文献
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