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TiO_2CNTs制备及其对亚甲基蓝溶液的降解研究
摘要：
TiO2/碳纳米管复合材料（TiO2CNTs）是一种性能优异的光催化材料，具有广泛的应用前景。本文以TiO2CNTs为研究对象，通过溶胶-凝胶法制备了一种高度分散的TiO2CNTs材料，并将其用于亚甲基蓝（MB）溶液的光催化降解。实验结果表明，制备的TiO2CNTs材料具有较高的光催化活性，且能有效地分解亚甲基蓝溶液，说明其是一种非常有前途的光催化材料。
关键词：TiO2CNTs；光催化；亚甲基蓝；降解
引言：
光催化技术作为一种环保、高效、经济的处理方法，一直受到大家的关注。TiO2是一种有广泛应用的催化剂，在光催化领域，TiO2/CNTs（碳纳米管）复合材料具有更佳的表面积、较强的光吸收能力和高的催化性能，因此是研究的热点之一。本文采用溶胶-凝胶法制备了一种TiO2CNTs复合材料，并将其应用于亚甲基蓝溶液的光催化降解。研究其降解性能和影响因素，为其在环保领域的应用提供了参考。
实验：
1实验材料
钛酸四丁酯（Ti(OC4H9)4）,碳纳米管，乙酸乙酯(AC),异丙醇（IPA）,无水醇（75%甲醇和25%异丙醇），亚甲基蓝。
2制备TiO2CNTs复合材料
将一定量的碳纳米管加入无水醇中，经超声处理，制备得到碳纳米管悬浮液；在碳纳米管的悬浮液中加入适量的钛酸四丁酯，并在常温下搅拌1h，制备得到浅黄色透明溶胶；将所得溶胶中添加过量的异丙醇，沉淀出所需的TiO2/CNTs复合材料；以IPA-AC为混合体系的洗涤液进行多次洗涤，最终得到的TiO2/CNTs复合材料充分分散，固体量为1.5g/L。
3亚甲基蓝的光催化降解实验
将制备好的TiO2CNTs粉末加入亚甲基蓝溶液中，摇床平衡达到一定时间后，用高压汞灯照射，记录光照前后亚甲基蓝溶液的吸收光谱变化，并用紫外-可见分光光度计检测亚甲基蓝溶液的降解率。
结果和讨论：
1TiO2CNTs的结构特征
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析，所制备的TiO2CNTs材料表现出较小的颗粒尺寸和较高的分散性，其颗粒尺寸分布在20~40nm之间。
2TiO2CNTs的光催化性能
将制备得到的TiO2CNTs材料用于光催化降解亚甲基蓝溶液，研究其光催化活性。实验中，将50mL浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液与0.75g/L的TiO2CNTs粉末进行光催化处理，照射时间为60min。照射结束后，用紫外-可见分光光度计检测溶液的吸光度，以此计算出溶液的降解率。结果表明，经过60min的光照处理，亚甲基蓝溶液的降解率达到了80%以上。
3影响因素的研究
（1）粉末质量浓度：在一定的反应时间内，提高TiO2CNTs粉末的质量浓度可以明显增强亚甲基蓝的光催化降解功效。随着TiO2CNTs粉末的浓度增加，亚甲基蓝的降解率不断提升，但超过一定浓度后降解率将趋于平稳。
（2）照射时间：随着照射时间的延长，亚甲基蓝的降解率呈现出不断增加的趋势，但仅在一定时间范围内降解效果较好。当照射时间超过一定时间后，降解率将趋于平稳，甚至出现下降现象。
结论：
本文提出了一种TiO2CNTs复合材料的制备方法，并研究了其在亚甲基蓝溶液的光催化降解中的应用。实验结果表明，制备的TiO2CNTs材料具有较高的光催化活性，且能有效地分解亚甲基蓝溶液，说明其是一种非常有前途的光催化材料。此外，影响因素的研究也为其在实际应用中的优化提供了参考。未来，我们将继续探索TiO2CNTs的其他应用，并进一步完善其制备工艺和改进其性能，以满足环保领域的不断发展需要。
参考文献：
1.Y.Ke,etal.SynthesisandcharacterizationofTiO2/MWCNTscompositesandtheirphotocatalyticpropertyforthedegradationofCongored.JournalofHazardousMaterials,2009.
2.Q.Yang,etal.SynthesisandcharacterizationofTiO2/carbonnanotubescomposites.MaterialsLetters,2007.
3.X.Wang,etal.SynthesisandcharacterizationofTiO2decoratedCNTscomposites.JournalofMaterialsScience&Technology,2011.
4.Y.Li,etal.PhotocatalyticdegradationofmethyleneblueinaqueousTiO2-CNTsdispersion.JournalofNanomaterials,2012.