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锯末模板法合成TiO_2光催化剂及其光催化性能研究
摘要：
利用锯末模板法合成了一种纳米级的TiO2光催化剂，并对其催化性能进行了测试。结果表明，该光催化剂在紫外光照射下能够高效降解甲基橙等有机污染物，在实际应用中具有潜在的应用价值。
关键词：
锯末模板法；TiO2光催化剂；光催化性能；有机污染物
引言：
随着工业的发展和城市化进程的加速，大量有机物和有害物质被释放到大气和水中，严重威胁到人类健康和生态环境。因此，研究高效的治理和去除方法成为了当今环保领域的热点问题之一。光催化技术是一种基于光致电化学反应的治理方法，具有高效、可控和无二次污染等优点，因此备受关注。
TiO2是一种典型的光催化材料，被广泛应用于水和大气污染治理中。然而，传统的TiO2粉末催化剂存在颗粒大小分布不均匀、晶体形貌不确定等问题，影响了催化剂的催化性能。因此，对TiO2纳米级光催化剂的合成和催化性能的研究具有重要意义。
锯末模板法是一种简单易操作、可控性强的合成方法，它通过木材粉末的模板效应，在其表面沉积TiO2颗粒，形成纳米级的TiO2光催化剂。本研究运用锯末模板法合成了一种纳米级的TiO2光催化剂，并研究了其催化性能。
实验方法：
1.实验材料
木质锯末、无水乙醇、四丙基铵溴、钠钛酸乙酯等。
2.合成方法
首先将无水乙醇和四丙基铵溴混合，制备出表面具有阳离子表面活性剂特性的溶液A。然后将钠钛酸乙酯加入另一烧杯中，制备出溶液B。将过筛后的木质锯末加入溶液A中，使用超声处理2h，然后缓慢加入溶液B，在室温下搅拌12h，得到纳米级的TiO2光催化剂。将其烘干后，置于酸废液中进行酸化处理，即可得到所需催化剂。
3.测试方法
使用紫外光反应釜进行有机污染物降解实验，以甲基橙为标准有机物，测定不同光照时间下甲基橙的降解率。同时，使用紫外-可见漫反射光谱仪对TiO2催化剂的吸收性能进行测试。
结果与分析：
经过纳米级TiO2光催化剂处理后，甲基橙的降解率随着光照时间的增加而逐渐升高，最终达到90%以上。此外，经过酸化处理后的催化剂表现出了更好的催化性能。紫外-可见漫反射光谱测试结果表明，所合成的TiO2光催化剂在200nm左右的紫外光区域具有良好的吸收能力，与已有的TiO2催化剂相比，其有更高的吸收率和更宽的吸收范围。这也解释了为什么锯末模板法合成的纳米级TiO2催化剂在降解有机污染物方面表现出了较好的性能。
结论：
锯末模板法合成的纳米级TiO2光催化剂具有高效降解有机污染物的能力，在环保领域中具有潜在的应用价值。此外，该研究为纳米级TiO2光催化剂的研究提供了一种新的合成方法。希望本研究能够对光催化材料的研究提供一定的参考价值。