原位红外研究纳米管TiO2光催化降解乙醇.pdf

原位红外研究纳米管 TiO2 光催化降解乙醇 陈 好，李新勇，祝巍 (大连理工大学环境与生命学院，辽宁 大连 116024) E-mail: dlut725@ 摘要：采用水热化学反应的方法制备了TiO 纳米管，并采用TEM、XRD等分析手 2 段对TiO 纳米管的形貌和晶相进行了表征。利用原位红外光谱技术研究纳米管 2 TiO 光催化降解气相乙醇反应，并考察影响反应光催化性能的主要因素。 2 关键词：原位红外；光催化；纳米管；二氧化钛；乙醇；气相 1. 引言 近年来， VOCs 的污染治理问题已成为人们研究的热点问题。当前有多种 VOCs 污染的治理方法，但由于技术和条件的限制，仍存在一些问题。而以半导 体氧化物作催化剂进行气相光催化降解反应，直接利用包括太阳光在内的各种途 径的紫外光，在常温下使 VOC 最终氧化为 CO 和 H O 等无机小分子，从而 s 2 2 有效消除其对环境的污染。这是一种经济、有效、合理的 VOCs 污染治理方法， 因而研究光催化降解 VOC 具有很强的实际应用价值。 s 乙醇通常被认为是一种重要的溶剂，广泛应用于涂料、染料、药物、橡胶、 洗涤剂以及食品和酿造等工业的生产中。同时，乙醇也是一种相对简单的重要 VOC污染物，其在工业区附近空气中的含量极高，故常被用作模型反应物来考察 光催化氧化VOC 反应的机理性问题[1-3] 。从近年来的文献看，原位红外光谱技术 s 在光催化氧化乙醇反应的研究中应用广泛，尤其是在原位条件下对催化剂表面吸 附物种、反应中间活性物种以及催化剂表面结构的研究优势明显。而利用原位红 外光谱法开展纳米管TiO 光催化降解 VOC 的研究尚未见报道。本文以纳米管 2 s TiO 为光触媒，利用原位红外光谱法，在常温常压下，研究了光催化降解气相乙 2 醇的反应。 2. 实验设备与方法 2.1 实验设备 本实验利用日本岛津产IRPrestige-21型傅立叶变换红外光谱仪，将催化剂 压成可红外透过的自支撑片，放入自制气体吸收池，并按实验要求摄谱。紫外灯 为4W的杀菌灯(主波长254nm)。 - 1 - 2.2 实验方法 （1） 催化剂的制备：取1g TiO P25放入烧杯，然后加 50 mL10 M的NaOH溶 2 液，用磁力搅拌器搅拌 0.5 h后倒入聚四氟乙烯容器中，密封以后放入 100 ℃烘 箱内，反应 25.5 h后取出。室温下静置 16 h，离心分离，分离得到的固体用 0.1 M - 盐酸中和，用去离子水洗去Cl 。在烘箱中 100 ℃干燥。此时得到的纳米管没有 活性，为了避免纳米管的塌陷，用马弗炉煅烧：以 2 ℃/min 的速度升温到400 ℃， 保持 1 h，研磨得到锐钛TiO2纳米管。 （2） 催化剂的表征：Fig.1 所示为水热法制得的TiO纳米管的透射电