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本文以碘化钾为碘源,采用改进的Sol-gel法制备了碘掺杂TiO2。研究了碘掺杂量和煅烧温度对催化剂结构和性能的影响,并用TG-DTA、XRD、UV-Vis、SEM、BET、XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了催化剂的吸附性能以及催化剂的光催化活性。结果表明:碘掺杂的TiO2均为锐钛矿相纳米材料,但TiO2中的碘含量受煅烧温度的影响,在制备过程中碘不断流失,300℃合成的催化剂中碘含量仅为0.13％,400℃时已检测不出碘。制备所得的TiO2比表面积为208.98m2/g,比纯TiO2(50.37m2/g)增加了3倍,提高了催化剂的吸附性能,对40mg/L的亚甲基蓝溶液吸附2h的去除率最高可达84％,纯TiO2为7.9％。
以KIO3为碘源,采用改进的Sol-gel法制备的TiO2,研究了碘掺杂量和煅烧温度对催化剂结构和性能的影响,结果表明:300℃合成的催化剂中碘含量为1.34％,但催化剂呈暗灰色,且锐钛矿相的结晶度不好。制备所得的TiO2比表面积没有增加,孔径为239.5A,比纯TiO2(75.51A)增加了2倍,吸附性能也明显提高,对40mg/L的亚甲基蓝溶液吸附2h的去除率最高可达40％。由于TiO2中碘以12形式存在使TiO2发生敏化,拓宽了光吸收范围,从而提高了催化剂的光催化活性。
由于碘掺杂TiO2受温度影响较大,以碘酸钾为碘源,采用水热法合成碘掺杂TiO2。研究了合成温度、煅烧温度、碘掺杂量等因素对催化剂结构和性能的影响,并用TG-DTA、XRD、UV-Vis、BET、XPS等手段对催化剂进行了表征,以亚甲基蓝为反应模型考察了催化剂的吸附性能,以苯酚为目标降解物,考察了催化剂在紫外光和可见光下的催化活性。结果表明:在低温下,水热法可以实现TiO2板钛矿相向锐钛矿相的转变,碘掺杂减小了TiO2的粒晶尺寸,最小粒径为2.9nm。TiO2中碘以I2形式存在使TiO2发生敏化,明显拓宽了催化剂在可见光区域的吸收范围,降低了催化剂的禁带宽度。通过表征确定了水热法合成催化剂的最佳条件为:120℃合成,300℃煅烧,碘掺杂量为21％。催化剂对亚甲基蓝溶液(40mg/L)吸附1.0h的去除率最高达94.7％；溶液中性条件,模拟太阳光(300W)下降解10mg/L苯酚溶液,反应4h,对苯酚的去除率最高达38％。
以碘掺杂TiO2为光催化剂,以苯酚溶液的光催化降解为模型反应,在模拟太阳光下进行催化反应的研究,考察了不同方法合成催化剂、溶液的初始pH值、催化剂投加量以及溶液的初始浓度对苯酚的降解的影响。结果表明:碘掺杂TiO2在模拟太阳光下表现较好的光催化活性,其中采用水热法合成的催化剂活性明显高于采用溶胶.凝胶法合成的催化剂。光催化降解苯酚的最佳条件为:催化剂的投加量为0.1％,溶液的初始pH值为2.9,初始浓度为5mg/L,反应4h,苯酚的去除率达85.4％,TOC去除率达70％。