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文献综述
1.引言
印染工业中大量染料排放3.到水体中,使水体遭受严重污染,给环境造成很大威胁。在过去的几年中,有效地净化染料废水方法被泛使用,其中包括絮凝法、臭氧氧化法[1-2]、膜分离法[3]和多孔材料吸附法等,其中吸附法因使用方便、可操作性强、成本低等优点而被广泛地应用于污水处理。纳米TiO2粒子是一种良好的无机半导体材料,具有独特的吸附、催化、光学等性能,应用广泛,但在反应体系中易团聚,降低了其催化性能。通过与纳米SiO2粒子复合,使其优异性能得到充分发挥,拓展了其应用领域[4]。
2.SiO2-TiO2复合材料的制备
SiO2-TiO2纳米复合材料的制备方法有:溶胶-凝胶法[5]、化学沉淀法[6]、微乳液法[7]等。溶胶-凝胶法操作简便、反应条件温和、且产品纯度高,适合制备性能高效的SiO2-TiO2纳米复合材料。化学沉淀法合成周期短、成本低、且能制备出超微纳米粒子,因而在制备SiO2-TiO2纳米复合材料中可有效的减少TiO2在SiO2表面团聚,利于形成均一沉淀。微乳液法的显著优点在于制备的产品粒径大小可调、且粒径分布均一,适于制备单分散性良好的SiO2-TiO2纳米复合材料。
2.1溶胶-凝胶法合成SiO2-TiO2复合材料
Li[8]等采用溶胶-凝胶法正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸异丙酯(TIPT)分别作为硅源和钛源,将TEOS、氨水、水、乙醇混合,40 ℃下搅拌6h,接着室温下搅拌2h,在pH=7时加入TIPT,6h搅拌后,洗涤干燥,煅烧后得到莓状的SiO2-TiO2纳米粒子,该粒子具有核-壳结构,且通过调节TEOS与TIPT的摩尔比能有效的调控核的大小与壳的厚度,经过煅烧后,经扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)等表征,表明制备的SiO2-TiO2纳米粒子分散性较好,没有团聚现象,且TiO2壳为锐钛矿相,经过对亚甲基蓝的光催化降解测试,发现其对有机污染物降解具有高光催化活性。Suim[9]等运用溶胶-凝胶法合成了具有核-壳结构的粒径大小不同的SiO2-TiO2纳米粒子,研究了粒径大小和折射率对光散射材料的影响,通过与相同粒径的SiO2纳米粒子和TiO2纳米粒子比较,发现这种低折射率核和高折射率壳的核壳结构纳米复合粒子具有较高的光散射性,应用于阳极膜时可以提高20%的电源转换效率。
2.2化学沉淀法制备SiO2-TiO2纳米复合粒子
Li[10]等运用液相沉淀法(LPD)在SiO2微球表面包覆TiO2薄膜,制备具有核-壳结构的SiO2-TiO2纳米光催化剂。在本实验中,聚电解质层先充分沉降在SiO2微球表面,以保证TiO2薄膜壳的完全沉淀,以及壳厚度的调整。通过对甲基橙II的分解作用测试,合成的纳米复合粒子的光催化活性略微低于P25,但是该光催化剂通过沉淀易从反应介质中分离,可回收再利用,在废水处理方面具有巨大实际应用。
3.自合成SiO2-TiO2复合材料的表征
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