La-TiO2/MWCNTs的光催化性能初探

2022-09-10

本文讨论的就是在Ti O2/MWCNTs掺入La, 以探究其光催化性变化。

一、La-Ti O2/MWCNTs的制备

1. 碳纳米管的预处理

取一定量的多壁碳纳米管 (MWCNTS) , 将其溶于浓硝酸与浓硫酸的混合液中, 通过超声震荡, 使其完全混合, 混合后将其PH值中和至7左右, 以备后续试验使用。

2. La-Ti O2/MWCNTs的制备

此次实验中使用较为方便简单的溶胶—凝胶法进行Ti O2/MWCNTs的制备[1]。将钛酸丁酯倒入无水乙醇中, 并且加入醋酸, 取出已配置完毕的MWCTNS放入混合溶剂中, 进行搅拌、静置、干燥, 将干燥后沉淀下来的Ti O2/MWCNTs进行高温处理, 得到Ti O2/MWCNTs。取一定量的La的有机氧化物, 放入烧杯中进行水解, 并且加入配置完毕的MWCTNs和一定量的AOE-3, 并且定时滴入氨水, 并且搅拌, 直至整个烧杯内部溶剂的PH=8~9左右, 静置一天, 得到La-Ti O2/MWCNTs。

二、La-Ti O2/MWCNTs的表征

1. La-Ti O2/MWCNTs紫外线光谱

从图中可以看出, Ti O2的吸光度是最低的, 随着Ti O2/MW-CNTs中La含量的增加, 其吸光度也随之增加。

2. La-Ti O2/MWCNTs扫描电镜图

从图中可以看到, 掺杂了La的Ti O2/MWCNTs管型弯曲, 轻微缠绕, 而在图碳纳米管改性后的La-Ti O2大部分都包覆在碳纳米管的表面, 可以看到轻微团聚。

三、实验过程

1. Ti O2/MWCNTs的吸光度实验

上图中为Nano-Ti O2和La-Ti O2/MWCNTs其对300nm至600nm段光波长度的吸收率。从图中可以明显的看出, 掺杂了La元素之后, 其对大于400nm的光波吸收能力大大增强, 清晰、直观地说明了La-Ti O2/MWCNTs对可见光的吸收能力强于Ti O2。

2. 不同含量的La-Ti O2/MWCNTs对甲基橙的光催化效率

从图中可以看出, 三种不同的曲线代表了掺杂不同浓度的Ti O2-MWCNTs, 可以发现, 掺杂Ti O2-MWCNTs的浓度在百分之三左右时, 对甲基橙的降解率最高, 且煅烧温度达到450摄氏度是的降解率最高, 甚至达到了百分之88左右。这是因为适量的Ti O2-MWCNTs的掺入La使得光生电子降低, 且空穴复合率提升, 从而增加了其催光性[5]。

结论

本文通过使用溶胶凝胶法配制出La-Ti O2/MWCNTs, 通过表征并用甲基橙作为污染源在紫外光下降解, 发现在3~4%LaTi O2/MWCNTs时, 煅烧温度在450。时, 其吸光性和光催化降解能力比之最好, 分析原因是在Ti O2/MWCNTs中加入的La使得其分子表面的空穴电子增多, 增强了其对光线的催化能力和吸收能力, 但是过多的La元素又会附着在其表面, 使得其本身最大表面积降低, 从而使其对光的催化能力降低。

摘要：本文以钛酸丁酯和多壁碳纳米管 (MWCNTs) 为主要材料, 通过溶胶凝胶法和后续的多种加工工艺制备出La-TiO2/MWCNTs, 对其初步表征和光催化实验, 分别在掺入的3~4%La时, 在450。高温煅烧下, 其光催中化活性将达到最高, 且对甲基橙的降解率可以达到百分之85左右。本文就TiO2/MWCNTs中掺杂La的光催化性做出初步的探究。

关键词：TiO2/MWCNTs,溶胶凝胶法,光催化性,La掺杂