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沸石负载TiO_2光催化水泥基材料的制备与性能研究
引言
随着环境污染问题的日益严重，光催化技术在净化水、空气等方面得到了越来越广泛的应用。以纳米氧化钛（TiO_2）为催化剂的光催化技术，在废水、废气净化和自洁涂料等方面展现出了广泛的应用前景。但是，由于TiO_2微粒的凝聚和损耗，其应用受到了很大限制。为了克服这个问题，人们开始研究负载纳米TiO_2的光催化材料。本文将介绍利用沸石负载TiO_2光催化水泥基材料的制备过程和性能研究。
材料与方法
1.材料
主要原料包括沸石、氧化钛和水泥。沸石是一种天然的矿物质，具有特殊的分子筛结构和较高的孔隙性能，可用于负载纳米TiO_2催化剂。氧化钛是一种广泛应用于光催化技术的催化剂。水泥是材料制备的基础原料。
2.制备
首先将TiO_2与沸石进行混合，并在400°C下煅烧2小时制得TiO_2/沸石催化剂。然后，在沸石表面进行硅烷修饰，以提高TiO_2的稳定性。最后将催化剂与水泥进行混合制成TiO_2/沸石-水泥基材料。
3.性能测试
使用扫描电镜、X射线衍射和比表面积测试系统测试TiO_2/沸石催化剂的形貌、物相结构和比表面积等性能指标。采用甲醛分解实验和电化学测试比较不同催化剂的催化效率和稳定性。
结果与讨论
通过扫描电镜观察发现，在沸石表面形成了均匀的TiO_2纳米颗粒，颗粒分散性好，平均颗粒大小为10~20nm。X射线衍射测试结果表明，TiO_2呈现出金红石相结构，沸石的物相结构未发生改变。比表面积测试结果显示，TiO_2/沸石催化剂的比表面积达到了300m^2/g左右。甲醛分解实验结果表明，TiO_2/沸石催化剂的催化活性比纯TiO_2催化剂高出了1.5倍以上。电化学测试结果显示，TiO_2/沸石催化剂的稳定性也有了很大提高。
结论
本文通过使用沸石负载TiO_2的方法制备了一种光催化水泥基材料。实验结果显示，TiO_2/沸石催化剂与纯TiO_2相比具有更高的催化活性和较好的稳定性。由于其性能优越，该材料可用于自洁涂料、废水、废气净化等领域，有望成为一种广泛被使用的新型材料。