SiO2/TiO2/WO3复合气凝胶的合成及其结构性能研究

作     者：王晓卡 

作者单位：大连工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘敬肖;史非

授予年度：2015年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：SO2/TiO2/WO3复合气凝胶 吸附/光催化 可见光响应 介孔 热处理 

摘      要：同时具有可见光响应、高吸附性能的SiO/TiO/WO复合气凝胶在降解有机物过程中可以产生吸附-光催化协同作用,对污染物具有极高的降解效率。因此SiO/TiO/WO复合气凝胶在环境净化领域具有很高的应用价值。本文采用不同的方法制备了SiO/TiO/WO复合气凝胶,并通过差热、红外、XRD、BET、SEM测定复合气凝胶的微观组织及性能。采用罗丹明B的吸附光催化实验测定样品的吸附光催化性能。以水玻璃和TiCl为原料,通过常压干燥工艺制备了SiO-TiO复合气凝胶,研究了不同热处理工艺对SiO-TiO复合气凝胶微观组织及性能的影响。研究表明,当热处理温度高于450℃后,在热处理过程中SiO-TiO复合气凝胶网络结构表面的-CH逐渐被-OH取代;随着热处理温度的提高,SiO-TiO复合气凝胶网络结构逐渐被破坏,TiO结晶度提高;当热处理温度高于450℃时,经过热处理后的SiO-TiO复合气凝胶表现出良好的吸附光催化效果,并且随着热处理温度的提高,复合气凝胶光催化性能提高,吸附性能下降。通过简单的一步水热合成法制备了具有强吸附能力和可见光响应的SiO/TiO-WO介孔光催化材料。结果表明,水热合成制备的SiO/TiO-WO介孔光催化材料具有高的比表面积和孔隙率,其中每50ml前驱液中SiO加入量为1.3g时,得到的样品具有最大的比表面积和孔容积,分别为271.3m/g,0.87ml/g。水热合成制备的SiO/TiO-WO介孔光催化材料对罗丹明B具有良好的吸附光催化性能,其中样品0.9STW-1:3(SiO气凝胶加入量为0.9g/50ml,V:V=1:3)的吸附光催化性达到最大。同时SiO/TiO-WO介孔光催化材料具有良好的稳定性,经过4次循环使用后对罗丹明B仍具有良好的吸附光催化活性。以细菌纤维素、银杏叶子、淀粉等天然原料为模板剂,通过水热合成法制备SiO/TiO-WO介孔光催化材料。结果表明,以细菌纤维素为模板所制备的SiO/TiO-WO介孔光催化材料的比表面积、孔容积最高,在水中对罗丹明B具有最好的吸附/光催化降解效果;以叶子为模板的SiO/TiO-WO介孔光催化材料,形成类似叶细胞的不规则的形貌,具有最快的吸附速率;以淀粉为模板的SiO/TiO-WO介孔光催化材料呈现出较为规则的球状,具有较好的光催化性能。通过溶胶凝胶-水热沉积的方法得到了SO/TiO/WO复合凝胶,然后通过凝胶表面改性-溶剂替换和常压干燥得到了SiO/TiO/WO复合气凝胶。研究表明,合成的SO/TiO/WO复合气凝胶中网络结构保存良好,具有较高的比表面积,在267-562m/g之间。同时SiO/TiO/WO复合气凝胶具有良好的吸附光催化活性,在1h内对罗丹明B的吸附降解率达到80%以上,并且随着Ti(SO)溶液浓度的提高,复合气凝胶的吸附光催化性能逐渐增加。通过溶胶凝胶-浸渍吸附的方法制备了SiO/TiO/WO复合气凝胶。研究表明,SO/TiO/WO复合气凝胶中网络结构保存良好,具有较高的比表面积,在228-458m/g之间。经过热处理后SO/TiO/WO复合气凝胶具有良好吸附的光催化活性,前驱液中氨水加入量为30ml,钨钛摩尔比为2%的样品对罗丹明B具有最好的吸附光催化率;在暗室下,对罗丹明B的吸附率为75%,经过180min的可见光催化后,吸附在复合气凝胶内的罗丹明B基本降解完全。