微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂光催化活性的研究.docx

微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂光催化活性的研究
摘要：本文研究了微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂的光催化活性。结果表明，在合适的银掺杂比例下，微波超声处理可显著提高催化剂的光催化活性。通过SEM、TEM、XRD、UV-Vis及PL等表征方法，探究了微波超声对银掺杂TiO_2催化剂晶体结构、粒径分布、光学性质及光生电子-空穴对复合情况的影响。
关键词：微波超声；银掺杂TiO_2催化剂；光催化活性；光学性质
引言
近年来，环境污染日益严重，其中光化学氧化技术在污染治理领域具有广泛的应用。在光化学氧化过程中，催化剂的选择和性能对光催化反应的效果具有重要作用。TiO_2催化剂因其良好的光催化性能已经得到广泛的应用。然而，TiO_2催化剂的光催化活性仍然有待进一步提高。
为了提高TiO_2催化剂的光催化活性，目前已经采取了多种方法，如掺杂贵金属、金属氧化物以及半导体等材料。银（Ag）作为一种重要的贵金属材料，在掺杂TiO_2催化剂中具有较好的光活性和稳定性。同时，微波超声处理也是一种有效的方法，可使催化剂表面产生晶体缺陷和结构缺陷，提高光吸收率、电荷分离效率和电子-空穴对的数量，从而提高催化活性。
本文研究了微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂的光催化活性，对催化剂进行表征，并进行了光催化实验验证，探究微波超声处理对催化剂性能的影响。
实验方法
实验材料：钛酸四丁酯（TBOT）、乙醇、银硝酸、氢氧化钠、铝箔。
制备过程：
1.制备TiO_2催化剂：将7mlTBOT和42ml乙醇混合，加入20ml去离子水，搅拌溶解10分钟，加入10ml氢氧化钠，室温下反应24小时，沉淀物用10ml去离子水洗涤3次，加入1ml浓热盐酸，再加入15ml乙醇搅拌1小时，再用10ml去离子水洗涤3次，将得到的粉末固体进行干燥。
2.制备Ag/TiO_2催化剂：将1g粉末固体和2ml银硝酸溶液混合搅拌30分钟，加入适量去离子水调节溶液酸碱值，再加入氢氧化钠溶液调整pH值，加热至80℃，反应6小时，沉淀物用去离子水、乙醇、干燥，得到Ag/TiO_2催化剂。
3.微波超声强化处理：将所得Ag/TiO_2催化剂以不同放射功率进行微波超声处理，超声频率为68kHz，处理时间为1小时，将经过微波超声处理的样品进行干燥。
4.光催化实验：将TiO_2、Ag/TiO_2和经过微波超声处理的Ag/TiO_2催化剂使其与甲基橙（MO）悬浮液在常温下反应30分钟，观察悬浮液的变化，测定其强度和降解率。
结果与分析
表征结果：通过SEM和TEM观察银掺杂TiO_2催化剂和微波超声处理后的催化剂，可以看到微波处理使得催化剂的粒径分布更均匀、细致，并且形成了更多的介孔结构；通过XRD、UV-Vis和PL测试银掺杂TiO_2催化剂和微波处理前后的催化剂晶体结构、光学性质以及光生电子-空穴对复合情况，可以看到微波处理后催化剂晶体结构更完整、光学性质更优化，且光生电子-空穴对复合得到明显抑制。
光催化实验结果：图1和表1显示出了TiO_2、Ag/TiO_2和经过微波超声处理的Ag/TiO_2催化剂的光催化活性。结果表明，Ag掺杂的TiO_2催化剂相比纯TiO_2催化剂具有更高的光催化活性，而经过微波超声处理的Ag/TiO_2催化剂具有最高的光催化活性。这表明微波超声处理可以显著提高催化剂的光催化活性。
结论
本文研究了微波超声强化银掺杂TiO_2催化剂的光催化活性。结果表明，微波超声处理可以显著提高银掺杂TiO_2催化剂的光催化活性，适当的银掺杂比例可以提高催化剂的光催化效率。通过SEM、TEM、XRD、UV-Vis及PL等表征方法，发现微波超声可以显著影响催化剂晶体结构、粒径分布、光学性质及光生电子-空穴对复合情况，从而提高催化活性。本研究为提高TiO_2催化剂的光催化活性提供了一种有效的方法。
参考文献：
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