劉振興

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 西安 710300)

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二氧化鈦基復合光催化材料的制備及其性能研究

劉振興

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 西安 710300)

進入二十一世紀之后，環(huán)境污染問題越加嚴重，環(huán)境控制與治理已經(jīng)成為各國在發(fā)展建設中急需解決的一個問題。在眾多環(huán)境治理材料中，其中以二氧化鈦基復合光催化材料優(yōu)良的性能，成為最佳環(huán)境治理材料，二氧化鈦復合基催化材料是解決二十一世紀環(huán)境污染問題中的新型材料。但是現(xiàn)在二氧化鈦基復合光催化材料還存在一定缺陷，造成無法在工業(yè)生產(chǎn)內(nèi)廣泛應用。本文就對于二氧化鈦基復合光催化材料的制備及性能進行研究，主要目的就是希望能夠?qū)Χ趸伝鶑秃瞎獯呋牧细恿私狻?/p>

二氧化鈦基復合光催化材料；制備；性能

1 前言

人類之所以能夠生存及發(fā)展，關鍵資源就是能源，同時能源也是一個國家發(fā)展建設的重要物質(zhì)條件，我國工業(yè)只從改革開放以后快速發(fā)展，已經(jīng)成為世界能源大國，但是能源每一個環(huán)節(jié)對于環(huán)境都會造成影響。例如光催化分解水制氫，是獲得新能源的一個極具前景的重要途徑。我國對于能源安全問題十分關注，這也就表明我國對于能源與環(huán)境之間關系問題上程度有限，造成我國環(huán)境問題越加嚴重。

2 實驗制備部分

本文在對于二氧化鈦基復合光催化材料制備過程中，主要制備的為分等級多孔花狀Nio/Tio-2p-n結(jié)光催化材料。這種材料在對于環(huán)境治理方面有著良好的性能，并且還能夠有效填補傳統(tǒng)二氧化鈦基復合光催化材料在制備上面所存在的缺陷，催化效果更佳顯著。

2.1 β-Ni(OH)2的制備。在實驗過程中所應用到的全部實際都是分析純，能夠直接在實驗內(nèi)應用，并且實驗過程中都需要應用到去離子水平。實驗過程為Ni(NO3)2溶液與乙二胺進行混合，混合比例為16:3.2，在向混合完畢之后的溶液內(nèi)添加氫氧化鈉溶液，化學反應結(jié)束之后，需要使用去離子進行洗滌，最后一個步驟進行將洗滌之后的溶液進行干燥。

2.2 樣品的表征。筆者在使用衍射儀器對于樣品的相組成及晶粒大小表征檢測。衍射儀器型號為HZG41B-PC，輻射源為Cu Kα，掃描速度為0.05，電壓為40kv，電流為80ma。

2.3 光催化活性測試。在對于樣品催化活性檢測中，整個實驗是在室溫狀態(tài)下開展，通過紫外線對于樣品催化氧化性能進行檢測。實驗步驟為：首先將樣品溶解到氯苯酚水溶液內(nèi)，催化劑在紫外光照射之前應用，進而保證水與氯苯酚之間的協(xié)調(diào)平衡。紫外光在對于溶液照射內(nèi)，光源一共有四個，分別是四個方向?qū)θ芤哼M行照射，光源與樣品之間的距離為1cm。溶液在照射30min之后就需要對于溶液內(nèi)的氯苯酚濃度進行檢測，與此同時還需要對于溶液內(nèi)NiO及TiO2所具有的光催化性能進行分析對比，實驗時間大約為3個小時完成。

3 結(jié)果與討論

3.1 相結(jié)構(gòu)。筆者對于Ni(OH)2衍射圖譜研究之后發(fā)現(xiàn)，圖譜內(nèi)每一個衍射峰值都能夠?qū)粋€單相，并且并沒有發(fā)現(xiàn)雜峰的存在，這也就能夠表示β-Ni(OH)2擁有良好的純度。每一個衍射峰值之間距離較小，并且強度較高，這也就表示所制備出來樣品所擁有的晶化質(zhì)量優(yōu)良。

3.2 SEM與TEM觀察。筆者在對于樣品形貌觀察中使用的是SEM，觀察之后發(fā)現(xiàn)樣品形狀都是花狀分等級的球體，球體直徑大約為6um。在使用高倍SEM圖像對于球體表面觀察中，能夠清晰看見每一個球體之間都是緊密堆積形成。

如圖一所示，為NiO2/TiO2復合微球在SEM觀察之下所呈現(xiàn)出來的圖像，由圖像可以發(fā)現(xiàn)微球大小大約為7um，與NiO微球大小大體相同。在從超結(jié)構(gòu)較大對于NiO2/TiO2復合微球局部圖像進行研究，發(fā)現(xiàn)TiO2粒子在納米表面上分布十分均勻。

圖1 NiO2/TiO2復合微球圖像

3.3 比表面積與孔徑分布。筆者在對于樣品結(jié)構(gòu)性能研究中，需要對于N2所具有的吸附和脫附進一步進行研究分析。在對于N2吸附和脫附性能研究中發(fā)現(xiàn)，每一個等溫線內(nèi)主要都分布在壓力為0.7左右的回環(huán)周圍，這種現(xiàn)狀能夠表示空間樣品介孔與大孔范圍之內(nèi)擁有兩個峰值，并且這兩個峰值造成回環(huán)在形狀上存在較大差異。壓力在0.9左右回環(huán)所呈現(xiàn)的形狀為H3，該形狀主要來源于納米片所構(gòu)成的超結(jié)構(gòu)形狀上面，這種結(jié)構(gòu)特點與筆者在對于SEM圖像研究中所觀察到的結(jié)果相同。

3.4 光催化劑活性測試。在對于樣品光催化劑活性測試中，是通過紫外光照射氯苯酚水溶液特點開展表征。紫外光在對于氯苯酚溶液照射時間不同，所呈現(xiàn)出來的吸收光譜也存在一定差異，進而能夠形成吸收光譜變化曲線。氯苯酚在紫外光招收223s與280s之后會出現(xiàn)兩個吸收峰值，但是在223s之后氯苯酚吸收速度快速下降，這種現(xiàn)狀表示樣品在催化劑作用之下開始分解。

在實驗條件相同的條件下，筆者對于TiO2與純NiO對于氯苯酚降解速度進行了分析對比。在實驗之后發(fā)現(xiàn)，純NiO樣品對于氯苯酚溶液并沒有任何光催化作用，主要原因是由于純NiO禁帶寬度大約為3，光催化性能想要被激發(fā)只能光源波長一定要小于340nm，但是實驗內(nèi)所使用紫外線光源波長為365nm。TiO2在這種實驗條件下就擁有良好的光催化活性，由此可以發(fā)現(xiàn)樣品所具有良好的光催化活性。

4 結(jié)論

二氧化鈦復合基催化材料是解決二十一世紀環(huán)境污染問題中的新型材料，在實際應用中由于具有無毒、無害及無腐蝕性等優(yōu)點，能夠反復利用，于傳統(tǒng)催化技術相比較，擁有更加良好的發(fā)展前景，因此對于二氧化鈦基復合光催化材料進行研究具有重要意義。

[1] 余火根.納米—氧化鐵光催化材料的可控制備與光催化活性[D].武漢:武漢理工大學,2014.

[2] 劉升衛(wèi).新型光催化納米材料的分等級組裝、改性及其活性[D].武漢:武漢理工大學,2014.

劉振興，陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，半導體材料，光催化劑。

TQ 317. 4

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1671-1602(2016)20-0028-01