高分散纳米金属/蒙脱土复合材料的制备及其催化活性研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:uilyz
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纳米材料因其具有的独特理化性质,如量子尺寸效应,小尺寸效应和表面效应等已受到越来越多的关注。但由于纳米粉体的高表面能使其易于团聚,分散困难从而影响了它们良好纳米特性的发挥,为了解决这一问题,本文研究了纳米金属和半导体颗粒在层状粘土载体上的负载和稳定化问题,并且进一步研究了这些复合材料的催化性能。 本文以层状蒙脱土(简称MMT)为载体,利用插层组装的方法制备出具有良好分散性和热稳定性的纳米金属/蒙脱土和纳米半导体/蒙脱土复合材料,并对其制备工艺、结构和催化性能进行了系统的研究。 研究表明以蒙脱土为载体,抗坏血酸为还原剂,乙醇和水的混合溶液作溶剂可以合成出均匀分散于剥离后蒙脱土片层上的粒径为30-40nm的高分散纳米银/蒙脱土复合催化剂,发现该催化剂具有优异的室温降解亚甲基蓝的性质。通过不同温度下对催化剂的热处理和催化活性评价,并结合X光衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和原子吸收光谱(AAS)等表征结果,表明纳米银在蒙脱土上的分散性和负载量是影响其催化活性的主要因素,在低于200℃的焙烧温度下催化剂仍具有较高的催化活性。 在对具有不同能带宽度的TiO2、SnO2、Fe2O3和Cu2O四种半导体/蒙脱土复合催化剂的研究中,发现TiO2柱撑蒙脱土(TiO2/MMT)对亚甲基蓝和甲基橙有最好的光催化降解活性,这是与其形成稳定的层柱结构和TiO2具有合适的能带宽度密切相关的。 研究还表明以蒙脱土为载体,利用四氯化钛水解法将纳米TiO2引入蒙脱土层间,经500℃煅烧后得到稳定结构的TiO2柱撑蒙脱土(TiO2/MMT),再通过化学还原法将金属银负载于其上,合成出了载银/二氧化钛柱撑蒙脱土复合光催化剂(Ag-TiO2/MMT)。通过XRD、IR、BET、AAS等分析方法对复合光催化剂的物相组成、键合情况、比表面积、元素含量等物化性质进行了表征。光催化测试表明催化剂Ag-TiO2/MMT和TiO2/MMT有比商用TiO2(P25)更高的降解亚甲基蓝活性,催化剂Ag-TiO2/MMT也有与商用TiO2(P25)相当的降解果绿的催化活性,其高活性来自于Ag-TiO2/MMT柱化后具有较大的比表面积和由激光闪光光解法探测到在该催化体系中存在相对长寿命的瞬态活性物种。
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