這篇由云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的研究學(xué)者完成，討論微波超聲強(qiáng)化銀摻雜Tio2催化劑光催化活性的研究的論文，發(fā)表在重要期刊《化學(xué)研究》上。

摘要

在［Ｂｍｉｍ］ＰＦ６離子液體介質(zhì)中，用 溶膠凝膠－微 波 干 燥 法 制 備 銀 摻 雜 ＴｉＯ２光 催化劑 ＴｉＯ２－Ａｇ．以 甲基 橙為有機(jī)污染物，用 微 波 超 聲 組 合 儀 分 別 在 微 波（ＭＷ）、紫 外（ＵＶ）、紫 外－微 波（ＵＶ－ＭＷ）和超 聲－紫 外－微 波 （ＵＴ－ＵＶ－ＭＷ）４種條件下降解甲基橙溶液，考察銀摻雜對(duì)催化劑降解甲基橙的影響，以提高催化劑光催化性能． 分別用 Ｘ射線衍射分析（ＸＲＤ）、掃 描 電 子 顯 微 鏡（ＳＥＭ）、能 譜分析（ＥＤＳ）、熱 重－差 示 掃 描 量 熱 分 析（ＴＧ－ＤＳＣ－ ＤＴＧ）、固體紫外可見(jiàn)分析（Ｕｖ－ｖｉｓ）和紅外分析（ＩＲ）對(duì) ＴｉＯ２－Ａｇ催化劑進(jìn)行測(cè)試表征．結(jié)果表明，優(yōu)化條件下制 備 ＴｉＯ２－Ａｇ催化劑在 ＵＶ、ＵＶ－ＭＷ 和 ＵＴ－ＵＶ－ＭＷ 條 件 下 降 解 甲 基 橙 ３５ ｍｉｎ后，甲 基 橙 的 降 解 率 分 別 為 ８８．０５％、９３．９８％和９９．８４％；降解甲基橙５５ｍｉｎ后，甲基橙的降解率分別為９８．７９％、９９．０５％和９９．９０％．在 ＵＴ－ ＵＶ－ＭＷ 條件下降解２５ｍｉｎ后，降解率接近１００％．表 明 ＴｉＯ２－Ａｇ催 化 劑 具 有 較 高 的 光 催 化 降 解 活 性，微 波超 聲協(xié)同作用加快光催化降解反應(yīng)進(jìn)行．催化劑的結(jié)構(gòu)分析表明，銀摻雜抑制了二氧化鈦晶相的轉(zhuǎn)變，使相變溫度 升高，穩(wěn)定性增強(qiáng)；同時(shí)，催化劑向可見(jiàn)光區(qū)擴(kuò)寬了光響應(yīng)范圍，提高了量子效率，從而光催化性能得以提高．

１）通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件制備 ＴｉＯ２－Ａｇ催 化劑具有較高的光催化活性，在 ＵＶ、ＵＶ－ＭＷ 和 ＵＴ－ＵＶ－ ＭＷ 條件下作用５５ｍｉｎ后，甲基橙的降解率分別為 ９８．７９％、９９．０５％和９９．８４％，表明超聲振動(dòng)再加微波輻射可以強(qiáng)化ＴｉＯ２－Ａｇ催 化劑光催化降解甲基橙的活性. ２）催化劑的 ＸＲＤ、ＳＥＭ 和 ＥＤＳ表征表明，最 佳條件下制備 ＴｉＯ２－Ａｇ是單一晶型銳鈦礦二氧化鈦，晶粒較小、比表面積大、結(jié)晶度高．銀的摻雜沒(méi)有影響二氧化鈦的晶型，少部分進(jìn)入 ＴｉＯ２體相，大部分在ＴｉＯ２表面沉積，說(shuō)明在制備過(guò)程中摻入銀是可行的．ＴＧ－ＤＳＣ－ＴＡＧ 分 析結(jié)果表明，銀摻雜抑制了二氧化鈦晶相的轉(zhuǎn)變，使相變溫度升高，穩(wěn)定性增強(qiáng)． ３）紫外可見(jiàn)光譜和紅外光譜數(shù)據(jù)表明，銀摻雜 ＴｉＯ２－Ａｇ催化劑向可見(jiàn)光區(qū)擴(kuò)寬了光響應(yīng)范圍，提高了量子效率；同時(shí)，銀摻雜ＴｉＯ２－Ａｇ催化劑表面具有更多有利于催化劑光催化活性提高的羥基基團(tuán)，都會(huì)使催化劑的光催化性能得以提高．

儀器

將一定量 Ｎ－甲基咪唑和溴代正丁烷置于微波催化合成／萃取儀中，微波功率為５００ Ｗ 條件下反應(yīng)２ｈ后得到溶液 Ａ；將一定量六氟磷酸鉀溶液加入溶液 Ａ 均勻攪拌一定的時(shí)間，得到１－丁基－３－甲基咪唑六氟磷酸鹽（［Ｂｍｉｍ］ＰＦ６）離子液體；然后，在 ２５０ｍＬ燒杯中加入一定量的無(wú)水乙醇、離子液體和鈦酸正丁酯得到溶液 Ｂ．再取一定量的硝酸銀溶液緩慢滴加到溶液Ｂ中均勻攪拌1ｈ，真空抽濾，洗滌后制得銀摻雜 ＴｉＯ２溶膠Ｃ．將溶膠Ｃ放入微波爐干燥一定時(shí)間后，再放入馬弗爐于６５０ ℃溫度煅燒 ３ｈ，即可制得不同銀摻雜量 ＴｉＯ２－Ａｇ光催化劑，置于干燥器中備用．