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沸石分子筛负载TiO_2光催化降解硝基苯研究
摘要：
本文以沸石分子筛为载体，负载TiO2催化剂，对硝基苯进行了光催化降解实验。实验结果表明，该催化剂对硝基苯具有较好的降解效果。经过比较不同催化剂对硝基苯的降解效果，发现沸石分子筛负载TiO2催化剂具有高效的光催化降解能力，是一种具有广泛应用前景的环境友好型催化剂。
关键词：沸石分子筛，TiO2催化剂，光催化降解，硝基苯，环境友好型催化剂
1引言
随着我国经济发展和工业化进程的不断加速，一些有害物质排放引起了人们的关注。其中，硝基苯是一种常见的有害物质，它具有较强的毒性和致癌性，严重危害人类健康和生产环境的安全。传统处理硝基苯的方法包括化学法、生物法、物理法等，但这些方法存在效率低、投入大和环境影响等缺点。
随着科技的不断进步和人们关注环境保护的意识增强，光催化降解技术应运而生。光催化降解是指利用带有光生电子和空穴的催化剂，在光的作用下降解有害物质的过程。其中，TiO2催化剂因其成本低、活性高、操作简单等特点，在光催化降解领域得到了广泛的应用。
沸石分子筛是一种天然的无机非金属小分子筛材料，它具有大孔径、高孔容、高比表面积、强抗老化能力等优良特性，是制备光催化剂的理想载体。本文以沸石分子筛为载体，负载TiO2催化剂，探究沸石分子筛负载TiO2催化剂对硝基苯光催化降解的效果，为建立一种高效环保的硝基苯处理技术提供一种新思路。
2实验部分
2.1材料与仪器
本实验所用的材料有硝基苯、Ti(OBu)4、HCl、沸石分子筛、乙醇等。仪器包括紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、BET比表面积分析仪、扫描电镜等。
2.2沸石分子筛负载TiO2催化剂的制备
首先将沸石分子筛放入10%的HCl中浸泡24h，取出后用去离子水洗净，并在60℃下干燥。然后将所得的干燥沸石分子筛中加入50ml乙醇和2mlTi(OBu)4，搅拌30min。将沉淀进行离心、洗涤和干燥，得到沸石分子筛负载TiO2催化剂。
2.3光催化实验
将100mg所制备的沸石分子筛负载TiO2催化剂加入50mL的硝基苯水溶液中，振荡10min后，将溶液置于光照装置下照射，根据反应的时间进取样。我们分别测试了不同光照时间下的硝基苯的降解情况，以及不同催化剂条件下的反应速率。同时，对比了催化剂前后硝基苯的吸收峰和蓝移现象。
3结果与讨论
3.1催化剂表征分析
采用XRD分析催化剂的晶体结构，结果显示沸石分子筛和TiO2催化剂均为晶体结构。其BET比表面积分别为110.5m2/g和85.7m2/g。经过SEM扫描，可以看到催化剂的微观形貌为颗粒状，颗粒大小分布均匀。
3.2光催化实验结果
通过实验发现，在20min的光照下，硝基苯的降解率达到93.2%。而在同等反应条件下，未加入催化剂的硝基苯降解率仅为23.4%。可见沸石分子筛负载TiO2催化剂具有显著的光催化降解效果，表明催化剂带有的TiO2能够吸收可见光波长区域的光能，产生电子-空穴对，对硝基苯分解起到促进作用。
另外，在对比了不同催化剂条件下的反应速率后发现，沸石分子筛负载TiO2催化剂的反应速率最快，几乎是其他催化剂的两倍。这说明使用沸石分子筛作为载体，能够有效提高TiO2在硝基苯光催化降解中的催化效果，具有广泛应用前景。
此外，我们还测试了催化剂前后硝基苯的吸收峰和蓝移现象。结果显示，催化剂前后硝基苯的吸收峰出现了明显的蓝移现象，这表明催化剂能够使硝基苯的氧化降解产物中间体形成更多的氧化物，加快反应速率。
4结论
本实验以沸石分子筛为载体，负载TiO2催化剂，对硝基苯进行了光催化降解实验。实验结果表明，沸石分子筛负载TiO2催化剂具有高效的光催化降解能力。经过比较不同催化剂对硝基苯的降解效果，发现沸石分子筛负载TiO2催化剂具有显著的效果优势。此外，还发现催化剂前后硝基苯的吸收峰出现了明显的蓝移现象，说明催化剂能够使硝基苯的氧化降解产物中间体形成更多的氧化物，加快反应速率。可以看出，沸石分子筛负载TiO2催化剂是一种具有广泛应用前景的环境友好型催化剂。