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《空氣電極改性TiO2光催化劑的研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、VOl.24高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)NO.82003年8月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES1459~1463空氣電極改性TiO光催化劑的研究2黃行九1*2*葉剛1*2*王連超1*2*劉偉2*蔡乃才3*劉錦淮2(1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)系*合肥230026;2.中國科學(xué)院合肥智能機(jī)械研究所*合肥230031;3.武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院*武漢430072)摘要將TiO光催化劑負(fù)載在具有合成H性能的空氣電極上形成雙功能新型復(fù)合電極.TiO光催2/C2O22/C化層的微多孔特性使新型載體保持了高效
2、合成H的優(yōu)勢(shì)*J=15mA/cm2時(shí)*電流效率達(dá)到82%.新型2O2載體又為TiO光催化劑獲得了陽極偏壓*有利于將光生電子迅速導(dǎo)入載體*減少了光生載流子的復(fù)合.2/C在新型光催化體系中*光化學(xué)氧化作用與光催化氧化作用有機(jī)地統(tǒng)一在同一電極/溶液界面附近*造成了該界面的強(qiáng)氧化環(huán)境*從而使有機(jī)分子的氧化降解速度得到顯著提高.關(guān)鍵詞TiO復(fù)合電極;光催化;偶氮染料分子2;中圖分類號(hào)O644.14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0251-0790(2003)08-1459-05利用半導(dǎo)體光催化降解水中的污染物可使水中有機(jī)物礦化*生成CO和有機(jī)小分
3、子等[1~3]2*H2O.該反應(yīng)具有COD(ChemicalOxygendemand)去除率高*無二次污染等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)*作為一種處理水中污染物的高級(jí)氧化方法[4]*半導(dǎo)體TiO2光催化劑的研究已引起科學(xué)家的重視.但目前該催化劑仍有兩個(gè)主要問題亟待解決.一是TiO的禁帶寬度較大(A有效光主要是紫外光*如果利用太陽光2g=3.2eV)*作為光源*則利用率低;二是光生電子和空穴在半導(dǎo)體內(nèi)的復(fù)合率較高*因而量子效率較低*影響了反應(yīng)速率.為了解決這些問題*近年來對(duì)TiO光催化劑的改性進(jìn)行了廣泛的研究[5~12]2.本文首次提出了用活性炭
4、和空氣電極作TiO光催化劑的載體*成功地研制了具有合成H和光22O2催化性能的雙功能新型復(fù)合電極*有效地解決了TiO半導(dǎo)體光生電荷的復(fù)合問題.以結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定2的偶氮染料分子活性艷紅(K-2BP)為目標(biāo)反應(yīng)物*研究了新型復(fù)合電極對(duì)TiO光催化反應(yīng)速度的影2響*發(fā)現(xiàn)偶氮染料分子的氧化降解速度顯著提高.1實(shí)驗(yàn)部分1.1復(fù)合電極的制備復(fù)合電極由TiO光催化劑及其載體空氣電極構(gòu)成.TiO光催化劑的制備:取一定量活性炭2/C2/C放入燒杯中*向其中加入一定量的自制TiO溶膠[13]2*攪勻*抽濾*將濾料置于120C馬弗爐中烘15min*
5、再轉(zhuǎn)移到研缽中研細(xì)*重復(fù)上述操作10次以上*將最后一次的濾料放在溫度為550C的馬弗爐中保溫30min*制得銳鈦礦型TiO光催化劑.2/C載體的制備:載體由防水透氣膜~催化膜和導(dǎo)電網(wǎng)組成.防水透氣膜和催化膜以乙炔黑~活性炭作原料*分別與乳劑聚四氟乙烯(含表面活性劑聚乙醇辛基苯基醚Op)按一定比例調(diào)勻*烘至半干后*用碾膜機(jī)分別將兩種干料碾壓成厚度分別為1和0.1mm樣品.用丙酮將膜中的Op抽提凈*然后用油壓機(jī)將透氣膜~催化膜及金屬導(dǎo)電網(wǎng)(銅網(wǎng)鍍銀*置于兩塊透氣膜間)壓合在一起*于360C燒結(jié)成型.在載體的催化膜表面先均勻涂一層
6、聚四氟乙烯乳膠液*然后用分樣篩將TiO光催化劑均勻地2/C覆蓋在其上面*經(jīng)碾壓后放入馬弗爐中于360C下燒結(jié)30min*冷卻后*將其表面未被粘結(jié)的TiO2/C粉末刷掉即成為復(fù)合電極.收稿日期:2002-09-17.基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):60274061)資助.聯(lián)系人簡(jiǎn)介:劉錦淮(1957年出生)*男*教授*從事半導(dǎo)體光敏與氣敏材料研究.E-mail:jhliu@mail.iim.ac.cn146O高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)Vol.24用日本JEOLJSM-67OOF型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察光催化膜的表面形貌及顆粒大小.
7、1.2反應(yīng)裝置與測(cè)量方法反應(yīng)裝置如圖1.反應(yīng)槽(體積45OmLD用有機(jī)玻璃制作其兩側(cè)粘結(jié)復(fù)合電極作陰極中央放置釕鈦不溶性陽極.在陰極與陽極間放置8W的低壓汞燈(波長(zhǎng)254nmD.復(fù)合電極的工作電流由恒流穩(wěn)壓儀供給.反應(yīng)在室溫下進(jìn)行.空氣電極產(chǎn)生電流效率的測(cè)量,采用常2O2規(guī)的高錳酸鉀滴定法測(cè)量電極在一定電流密度下1Omin后(無光照D溶液中的2O2濃度然后按兩電子反應(yīng)和法拉第定律計(jì)算相應(yīng)條件下的理論濃度值二者之比為電極產(chǎn)生的電流效率.2O2空氣電極的陰極極化曲線(暗電流與電極電位Fig.1Theschematicdiagra
8、mofthenovelreactor關(guān)系D由電解池~恒電位儀和I-3記錄儀組成用1.Waterbasin;2.glamp;3.Ru-Ti-Oelectrode;4.air動(dòng)電位掃描法測(cè)量(掃描速度5mV/sD.TiO2的陽(oxygenDelectrode;5.Wasteliguidves
