二氧化钛基复合光催化材料的制备及其性能研究

2016-12-15刘振兴

西部皮革 2016年20期

关键词：二氧化钛苯酚催化活性

刘振兴

(陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300)

二氧化钛基复合光催化材料的制备及其性能研究

刘振兴

(陕西国防工业职业技术学院，陕西西安 710300)

进入二十一世纪之后，环境污染问题越加严重，环境控制与治理已经成为各国在发展建设中急需解决的一个问题。在众多环境治理材料中，其中以二氧化钛基复合光催化材料优良的性能，成为最佳环境治理材料，二氧化钛复合基催化材料是解决二十一世纪环境污染问题中的新型材料。但是现在二氧化钛基复合光催化材料还存在一定缺陷，造成无法在工业生产内广泛应用。本文就对于二氧化钛基复合光催化材料的制备及性能进行研究，主要目的就是希望能够对二氧化钛基复合光催化材料更加了解。

二氧化钛基复合光催化材料；制备；性能

1 前言

人类之所以能够生存及发展，关键资源就是能源，同时能源也是一个国家发展建设的重要物质条件，我国工业只从改革开放以后快速发展，已经成为世界能源大国，但是能源每一个环节对于环境都会造成影响。例如光催化分解水制氢，是获得新能源的一个极具前景的重要途径。我国对于能源安全问题十分关注，这也就表明我国对于能源与环境之间关系问题上程度有限，造成我国环境问题越加严重。

2 实验制备部分

本文在对于二氧化钛基复合光催化材料制备过程中，主要制备的为分等级多孔花状Nio/Tio-2p-n结光催化材料。这种材料在对于环境治理方面有着良好的性能，并且还能够有效填补传统二氧化钛基复合光催化材料在制备上面所存在的缺陷，催化效果更佳显著。

2.1 β-Ni(OH)2的制备。在实验过程中所应用到的全部实际都是分析纯，能够直接在实验内应用，并且实验过程中都需要应用到去离子水平。实验过程为Ni(NO3)2溶液与乙二胺进行混合，混合比例为16:3.2，在向混合完毕之后的溶液内添加氢氧化钠溶液，化学反应结束之后，需要使用去离子进行洗涤，最后一个步骤进行将洗涤之后的溶液进行干燥。

2.2 样品的表征。笔者在使用衍射仪器对于样品的相组成及晶粒大小表征检测。衍射仪器型号为HZG41B-PC，辐射源为Cu Kα，扫描速度为0.05，电压为40kv，电流为80ma。

2.3 光催化活性测试。在对于样品催化活性检测中，整个实验是在室温状态下开展，通过紫外线对于样品催化氧化性能进行检测。实验步骤为：首先将样品溶解到氯苯酚水溶液内，催化剂在紫外光照射之前应用，进而保证水与氯苯酚之间的协调平衡。紫外光在对于溶液照射内，光源一共有四个，分别是四个方向对溶液进行照射，光源与样品之间的距离为1cm。溶液在照射30min之后就需要对于溶液内的氯苯酚浓度进行检测，与此同时还需要对于溶液内NiO及TiO2所具有的光催化性能进行分析对比，实验时间大约为3个小时完成。

3 结果与讨论

3.1 相结构。笔者对于Ni(OH)2衍射图谱研究之后发现，图谱内每一个衍射峰值都能够对应一个单相，并且并没有发现杂峰的存在，这也就能够表示β-Ni(OH)2拥有良好的纯度。每一个衍射峰值之间距离较小，并且强度较高，这也就表示所制备出来样品所拥有的晶化质量优良。

3.2 SEM与TEM观察。笔者在对于样品形貌观察中使用的是SEM，观察之后发现样品形状都是花状分等级的球体，球体直径大约为6um。在使用高倍SEM图像对于球体表面观察中，能够清晰看见每一个球体之间都是紧密堆积形成。

如图一所示，为NiO2/TiO2复合微球在SEM观察之下所呈现出来的图像，由图像可以发现微球大小大约为7um，与NiO微球大小大体相同。在从超结构较大对于NiO2/TiO2复合微球局部图像进行研究，发现TiO2粒子在纳米表面上分布十分均匀。

图1 NiO2/TiO2复合微球图像

3.3 比表面积与孔径分布。笔者在对于样品结构性能研究中，需要对于N2所具有的吸附和脱附进一步进行研究分析。在对于N2吸附和脱附性能研究中发现，每一个等温线内主要都分布在压力为0.7左右的回环周围，这种现状能够表示空间样品介孔与大孔范围之内拥有两个峰值，并且这两个峰值造成回环在形状上存在较大差异。压力在0.9左右回环所呈现的形状为H3，该形状主要来源于纳米片所构成的超结构形状上面，这种结构特点与笔者在对于SEM图像研究中所观察到的结果相同。

3.4 光催化剂活性测试。在对于样品光催化剂活性测试中，是通过紫外光照射氯苯酚水溶液特点开展表征。紫外光在对于氯苯酚溶液照射时间不同，所呈现出来的吸收光谱也存在一定差异，进而能够形成吸收光谱变化曲线。氯苯酚在紫外光招收223s与280s之后会出现两个吸收峰值，但是在223s之后氯苯酚吸收速度快速下降，这种现状表示样品在催化剂作用之下开始分解。

在实验条件相同的条件下，笔者对于TiO2与纯NiO对于氯苯酚降解速度进行了分析对比。在实验之后发现，纯NiO样品对于氯苯酚溶液并没有任何光催化作用，主要原因是由于纯NiO禁带宽度大约为3，光催化性能想要被激发只能光源波长一定要小于340nm，但是实验内所使用紫外线光源波长为365nm。TiO2在这种实验条件下就拥有良好的光催化活性，由此可以发现样品所具有良好的光催化活性。