納米復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2(MxOy=ZnO、Al2O3和Fe2O3)的制備及其微波輔助光催化降解甲基橙

李 莉陸 丹 趙月紅 李恩帥

(齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，齊齊哈爾161006)

納米復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2(MxOy=ZnO、Al2O3和Fe2O3)的制備及其微波輔助光催化降解甲基橙

李 莉＊陸 丹 趙月紅 李恩帥

(齊齊哈爾大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，齊齊哈爾161006)

采用溶膠-凝膠-程序升溫溶劑熱一步法，利用表面活性劑EO20PO70EO20(P123)作為模板劑，分別制備了三元納米復(fù)合材料Ag/ZnO-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2和Ag/Fe2O3-TiO2。通過XRD、氮?dú)馕?脫附測(cè)定、TEM以及掃描電子顯微鏡配合X-射線能量色散譜儀(SEM-EDS)等對(duì)合成的3種催化劑進(jìn)行了對(duì)比表征分析。結(jié)果表明，復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2中Ag以單質(zhì)形式存在并較好地分布在MxOy-TiO2表面上。所合成產(chǎn)物顆粒尺寸較小(約10 nm左右)，形貌較好。其中，Ag/ZnO-TiO2的比表面積與Ag/Al2O3-TiO2十分相近，略大于Ag/Fe2O3-TiO2。光催化活性研究中，以甲基橙為模型分子且輔以微波場(chǎng)作用。結(jié)果顯示，上述三元復(fù)合材料的活性均明顯高于未摻雜銀的二元復(fù)合材料，其中Ag/ZnO-TiO2的光催化活性最好，在90 min內(nèi)對(duì)甲基橙的降解率高達(dá)86%。

Ag；微波；光催化；甲基橙

隨著染料和印染工業(yè)的迅猛發(fā)展，染料的種類和數(shù)量不斷增加，用于染料生產(chǎn)和應(yīng)用的染料廢水的成分也越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)由于它的難生物降解和難褪色等問題，使其成為水環(huán)境中重要的污染物之一，因此對(duì)染料的處理目前越來(lái)越受到人們的關(guān)注[1-4]。近年來(lái)，作為半導(dǎo)體材料的TiO2由于具有光電效應(yīng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高活性、無(wú)毒、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“環(huán)境催化劑”、“環(huán)保材料”等，其對(duì)很多有機(jī)污染物，如染料等應(yīng)用特別廣泛，并且達(dá)到了很滿意的效果[1,5-8]。但是，TiO2也存在著帶隙寬(3.2 eV)、可見區(qū)活性低、低產(chǎn)率、光生空穴-光生電子對(duì)的重結(jié)合率高和吸附能力差等缺陷，限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用[9-12]。因此，需要對(duì)TiO2進(jìn)行一定的改性，常用的方法有：貴金屬沉積、半導(dǎo)體耦合、光敏化、離子摻雜、雜多酸修飾和共摻雜等[13-18]，而利用摻雜、沉降等制備多相納米復(fù)合材料以達(dá)到改性目的是目前研究的熱點(diǎn)。相關(guān)研究顯示，沉降法具有結(jié)構(gòu)不均一性、分散不均勻等缺點(diǎn)，而利用溶膠-凝膠-程序升溫將金屬或金屬氧化物摻雜到TiO2中，具有穩(wěn)定、不脫落、分布均勻等優(yōu)點(diǎn),并且某些金屬或金屬氧化物能提高催化劑的穩(wěn)定性，阻止光生空穴-光生電子對(duì)的重結(jié)合，提高量子產(chǎn)率。此外，與傳統(tǒng)紫外燈光催化相比，微波光催化具有穿透力強(qiáng)，能使催化表面·OH的數(shù)量增加，使催化劑表面的附加缺陷增多，延長(zhǎng)電子-空穴對(duì)的分散壽命等優(yōu)點(diǎn)[19-21]。

鑒于上述因素，本工作采用溶膠-凝膠-程序升溫溶劑熱一步法，利用模板劑EO20PO70EO20(P123)將Ag 摻雜到二元體系 ZnO-TiO2、Fe2O3-TiO2、Al2O3-TiO2中(其中，鋅、鐵和鋁元素的物質(zhì)的量的比為 1∶1∶1)，形成三元復(fù)合材料，從而提高以TiO2為基礎(chǔ)的二元復(fù)合材料的光催化性能。同時(shí)，在本文中，我們對(duì)Ag/ZnO-TiO2、Ag/Fe2O3-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2三元 復(fù) 合物的結(jié)構(gòu)、表面形貌、組成等進(jìn)行了表征。另外，在反應(yīng)模型分子選擇時(shí)，我們考慮到甲基橙是偶氮類有機(jī)染料，屬于難降解的染料之一，比較適合于探討所合成的三元復(fù)合產(chǎn)物在微波輔助作用下的光催化活性，并進(jìn)行了上述復(fù)合產(chǎn)物的活性對(duì)比研究，獲得了較為滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

甲基橙(MO)為市售分析純，異丙氧基鈦(TTIP，98%)和正丁氧基鋯(80%)購(gòu)于美國(guó)New Jersey公司，EO20PO70EO20(P123)購(gòu)于美國(guó)Sigma-Aldrich公司，AgNO3、ZnSO4·7H2O、Fe2(SO4)3·xH2O 和 Al2(SO4)3·18H2O購(gòu)于天津凱通化學(xué)試劑有限公司。其它化學(xué)試劑均為市售分析純，全部實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

1.2 三元納米復(fù)合材料的制備

1.2.1 Ag/ZnO-TiO2

原料分別為 AgNO3、ZnSO4·7H2O和異丙氧基鈦，最后所合成的粉末顏色為米白色。將0.7mmol P123溶于15 mL異丙醇中，快速攪拌至完全溶解，之后在攪拌下加入4 mL異丙氧基鈦，并繼續(xù)攪拌30 min左右，使之充分混勻,所得混合物記為A?；旌衔?B 是由 0.3 mmol的 AgNO3、0.3 mmol的 ZnSO4·7H2O、5 mL異丙醇和1.2 mL去離子水組成。在劇烈攪拌下將混合物B逐滴加入到混合物A中，至產(chǎn)生固體凝膠，該步驟為溶膠凝膠法，其將金屬及金屬氧化物均勻分散地?fù)诫s到TiO2。隨后將凝膠轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，程序升溫至200℃(升溫速率為2℃·min-1)，保持2 h。降溫后將產(chǎn)物取出并用去離子水進(jìn)行水洗處理以除去SO42-，然后放入真空干燥箱中升溫干燥，其溫度和時(shí)間分別為：40℃干燥24 h，60℃干燥 12 h，80℃干燥 2 h，100℃干燥 2 h，120℃干燥0.5 h。再將此粉末于馬弗爐中450℃下高溫煅燒3 h，即為復(fù)合材料 Ag/ZnO-TiO2。

在相同條件下，利用相同的制備方法合成其它的三元納米復(fù)合材料，其中，鋅、鋁和鐵3種元素的物質(zhì)的量的比例相同。

1.2.2 Ag/Al2O3-TiO2

原料分別為 AgNO3、Al2(SO4)3·18H2O 和異丙氧基鈦，最后所合成的粉末顏色為淡黃色。

1.2.3 Ag/Fe2O3-TiO2

原料分別為 AgNO3、Fe2(SO4)3·xH2O 和異丙氧基鈦，最后所合成的粉末顏色為土黃色。

1.3 催化劑的表征

樣品的XRD圖采用德國(guó)Bruker-AXS(D8)X射線衍射儀進(jìn)行分析，該儀器配備的是固體二維探測(cè)器和新型的NaI晶體閃爍計(jì)數(shù)器，輻射源為石墨單色器濾波的Cu Kα線，λ=0.15406 nm，靶電壓及電流為40 kV和40 mA，掃描范圍20°～80°。樣品的比表面積和孔徑采用美國(guó)康塔公司生產(chǎn)的Quantachrome NovaWin2型物理吸附儀在77 K進(jìn)行測(cè)定，以N2為載氣的Brunauer-Emmett-Teller(BET)法測(cè)定樣品的比表面積，用Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型計(jì)算孔徑分布及孔體積，測(cè)試前樣品在真空條件下150℃進(jìn)行脫氣8 h。樣品的TEM分析采用日立公司的H-7650透射電子顯微鏡，工作電壓為100 kV。樣品的SEM-EDS分析采用Hitach公司的S-4300掃描電鏡，工作電壓5 kV。用北京普析通用公司生產(chǎn)的TU-1901型紫外-可見雙光束分光光度計(jì)測(cè)定染料甲基橙的吸光度。

1.4 微波輔助光催化實(shí)驗(yàn)

微波輔助光催化實(shí)驗(yàn)中采用微波無(wú)極燈(MDEL)作光源，其紫外光譜發(fā)射區(qū)主要位于280 nm附近，功率為15 W左右，形狀為U型，微波反應(yīng)器輸出功率約為600 W。微波輔助光催化反應(yīng)裝置見我們以前的研究報(bào)道[22]。反應(yīng)中最佳實(shí)驗(yàn)條件：甲基橙濃度為50 mg·L-1，體積為500 mL，催化劑用量為1.0 g·L-1。實(shí)驗(yàn)中每隔一段時(shí)間取樣，采用TU-1901紫外-可見分光光度計(jì)在λ=463 nm處進(jìn)行吸光度測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的表征

2.1 .1 XRD檢測(cè)

為探測(cè)3種合成催化劑Ag/ZnO-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2和Ag/Fe2O3-TiO2的晶型和晶粒大小，對(duì)其作了XRD檢測(cè)，結(jié)果見圖1所示。從圖1中可看出3種催化劑的XRD圖非常的相近，都在衍射角2θ為25.31°(101)，37.90°(103、004 和 112)，48.02°(200)，54.64°(105)和 62.83°(204)處有明顯的衍射峰，而這些峰均為銳鈦礦TiO2的特征衍射峰(PDF 21-1272)，這說明3種催化劑均以銳鈦礦型TiO2結(jié)構(gòu)為主。而在上述3種催化劑中都基本上看不到對(duì)應(yīng)的Ag、ZnO、Al2O3和Fe2O3的特征衍射峰，其原因可能是這些元素在制備過程中加的量很少，使得它們?cè)跈z測(cè)時(shí)很難被探測(cè)到，這與后面的SEM-EDS測(cè)試分析結(jié)果相一致。

通過XRD圖，根據(jù)Scheerer公式，利用TiO2特征衍射峰(2θ=25.3°)計(jì)算得到3種合成產(chǎn)物的顆粒平均晶體尺寸，所得結(jié)果見表1。從表1中可以看出，3種催化劑的晶體尺寸稍有不同，Ag/ZnO-TiO2的尺寸最小，而Ag/Al2O3-TiO2尺寸最大，同時(shí)與純TiO2相比，晶體尺寸明顯增大，其原因可能是利用溶膠-凝膠法摻雜金屬和金屬氧化物后，根據(jù)已有研究可知，Ag以單質(zhì)形式存在，并沉積在氧化物表面而未摻入其晶格中[23]；Ti4+的離子半徑為68 pm，而Zn2+、Al3+和 Fe3+的離子半徑分別為 74、51 和 64 pm，它們的離子半徑與Ti4+不匹配，使金屬離子不太可能進(jìn)入到TiO2的晶格中(該結(jié)果可從XRD檢測(cè)中得到證實(shí))，更多可能以氧化物形式存在于TiO2表面。

2.1.2 TEM照片

為考察三元復(fù)合材料 Ag/ZnO-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2和Ag/Fe2O3-TiO2的形貌特征，我們進(jìn)行了TEM測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。從圖3中可以看到，3種催化劑的顆粒呈細(xì)圓形，尺寸都很小，大約在10 nm左右。圖2(a)為Ag/ZnO-TiO2的TEM照片，可以看到顆粒分布較均勻，Ag在ZnO-TiO2表面分散規(guī)則。由圖2(b)可見，Ag/Al2O3-TiO2的顆粒分布與Ag/ZnOTiO2的有些相似，Ag在 Al2O3-TiO2表面分散的較好。圖2(c)為Ag/Fe2O3-TiO2的TEM照片，可以看到部分催化劑顆粒分散一般，同時(shí)Ag在Fe2O3-TiO2表面有明顯的聚集現(xiàn)象，這將在一定程度上使其催化活性明顯降低。

表1 三元復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2的平均晶體尺寸Table 1 Average crystal size of three-component catalysts Ag/MxOy-TiO2

2.1.3 SEM-EDS分析

為了考察不同三元復(fù)合材料顆粒的化學(xué)均勻性和各元素的含量，我們對(duì)上述樣品分別進(jìn)行了SEMEDS分析，結(jié)果見圖3和表2。從圖3和表2中發(fā)現(xiàn)，Ag/ZnO-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2和 Ag/Fe2O3-TiO2均具有相對(duì)應(yīng)的4種元素，而不含碳元素，說明催化劑經(jīng)煅燒處理后模板劑P123已被全部除去。同時(shí)Ag/ZnO-TiO2和Ag/Fe2O3-TiO2的元素含量與理論投料比較接近，并且顆粒的化學(xué)均勻性也較好。而在Ag/Al2O3-TiO2的某些部位，鋁元素的含量檢測(cè)不到，但銀和鈦元素的含量正常(此數(shù)據(jù)未在表中列出)；在Ag/Al2O3-TiO2的另外一些部位，鈦元素的含量則較少，銀元素的含量則較多，這與理論投料比產(chǎn)生了一定的差距，其可能原因：鋁元素的相對(duì)原子質(zhì)量較鋅和鐵元素的小，在制備過程中按相同原子物質(zhì)的量比進(jìn)行投料時(shí)，會(huì)使得在某些部位鋁元素的含量不好測(cè)定，而在聚集部分鋁和銀元素的量多，所以表現(xiàn)出一定的差距。

表2 三元復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2中各元素的含量Table 2 Contents of three-component catalysts Ag/MxOy-TiO2

2.1.4 N2吸附-脫附測(cè)定

圖4給出了三元復(fù)合材料 Ag/ZnO-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2、Ag/Fe2O3-TiO2的 N2吸附-脫附等溫線和BJH孔徑分布曲線，從圖4(a)中可以看出3種催化劑的吸附-脫附等溫線類型很相似。根據(jù)IUPAC定義，它們的N2吸附-脫附等溫線均呈現(xiàn)Ⅴ型吸附曲線類型，可知合成產(chǎn)物為介孔結(jié)構(gòu)。這一類型的吸附一般較弱，隨著p/p0的增大沒有達(dá)到最大吸附，但能得到一定的多孔吸附劑。這一類型的吸附具有滯后環(huán)，并且滯后環(huán)屬于H2型，是一復(fù)合孔結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是孔成瓶形狀或細(xì)口寬軀的毛細(xì)管狀[24]。從圖4(b)中可以發(fā)現(xiàn)3種復(fù)合材料的孔徑尺寸分布非常的相近，孔徑分布也較集中，這也能在一定程度上說明制備的催化劑孔徑比較均一，結(jié)構(gòu)均比較規(guī)整。上述結(jié)果可歸結(jié)于在制備過程中利用模板劑P123，且采用溶膠-凝膠法和200℃低溫程序升溫過程，其不但未破壞顆粒的結(jié)構(gòu)，而且使復(fù)合材料具有更好的顆粒分布和均勻的粒徑尺寸。

表3是3種合成產(chǎn)物 Ag/ZnO-TiO2、Ag/Fe2O3-TiO2、Ag/Al2O3-TiO2的 BET表面積、BJH 孔徑和孔體積的對(duì)比數(shù)據(jù)。從表3中可以看出，Ag/ZnO-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2的比表面積比較接近，且比Ag/Fe2O3-TiO2的比表面積略大，而它們的孔徑則相對(duì)于Ag/Fe2O3-TiO2的略小。上述結(jié)果與離子半徑、粒子尺寸和顆粒形貌有關(guān)，首先，Ag/ZnO-TiO2的粒子尺寸比Ag/Al2O3-TiO2的略小，而Zn2+的離子半徑比Al3+的略大，兩者的共同作用導(dǎo)致Ag/ZnO-TiO2的比表面積和Ag/Al2O3-TiO2的比較接近；其次，雖然Ag/Fe2O3-TiO2的粒子尺寸與Ag/Al2O3-TiO2的比較接近，但Ag/Fe2O3-TiO2存在聚集現(xiàn)象，同時(shí)Fe3+的離子半徑又略大于Al3+，因此，Ag/Fe2O3-TiO2的比表面積小于Ag/ZnO-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2。同時(shí)，平均孔徑對(duì)其也有一定的影響，一般來(lái)說，隨著孔徑的增大，其比表面積也會(huì)相應(yīng)的減少。

表3 三元復(fù)合材料Ag/MxOy-TiO2的比表面積、平均孔徑和孔體積Table 3 BET surface area,average pore diameter and pore volume for three-component catalysts Ag/MxOy-TiO2

2.2 微波輔助光催化降解甲基橙

通過在無(wú)極燈輔助微波作用下降解甲基橙染料的實(shí)驗(yàn)，考察了3種催化劑的光催化活性，并與微波直接降解甲基橙(MWDP)以及相對(duì)應(yīng)的二元催化劑進(jìn)行了比較，所得結(jié)果見圖5。由圖5可見，在微波直解過程中，隨著微波時(shí)間的增加，甲基橙的濃度逐漸降低，說明微波無(wú)極燈輻射對(duì)染料有一定的降解能力(降解率為56%)。與微波直接降解甲基橙相比，ZnO-TiO2、Al2O3-TiO2、Fe2O3-TiO2以 及 Ag/ZnO-TiO2、Ag/Fe2O3-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2均具有一定的光催化活性，并且復(fù)合材料中摻雜Ag之后，催化活性均有所提高，這說明Ag的加入能提高催化劑的催化活性，其可能原因：(1)Ag摻雜之后使催化劑的表面缺陷部位增多，提高表面吸附能力；(2)Ag同時(shí)能延長(zhǎng)電子-空穴對(duì)的分散壽命，促進(jìn)界面電子的轉(zhuǎn)移，提高量子產(chǎn)率。由圖6還可見，在微波輻射90 min內(nèi)，Ag/ZnO-TiO2的降解率達(dá)到86%，體現(xiàn)出很好的光催化活性；Ag/Al2O3-TiO2的降解率為81%，比Ag/ZnOTiO2差一些；而Ag/Fe2O3-TiO2的光催化活性最差，降解率只有75%。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因可能為：第一，Ag具有電子阱效應(yīng)和表面等離子體效應(yīng)，能阻止電子-空穴對(duì)的重結(jié)合，提高催化活性[25-27]，因此，在二元體系中摻雜Ag，可以有效提高體系光催化活性；第二，Ag/ZnO-TiO2具有較高的催化活性是因?yàn)閆nO具有穩(wěn)定、高光敏性的特點(diǎn)，同時(shí)有些文章還報(bào)道ZnO在可見區(qū)具有一定的吸收[28-30]，因此將Ag、ZnO和TiO2復(fù)合后產(chǎn)生了協(xié)同作用，提高了催化劑的光催化活性；第三，雖然Ag/ZnO-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2的比表面積比較接近，并從TEM照片中看到，兩者的形貌也比較相似，兩者的光催化活性似乎應(yīng)比較接近，但二者實(shí)際有一定的差異，其原因我們認(rèn)為：在SEM-EDS分析中，Ag/ZnO-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2的含量有些差別，即Ag與ZnO和Al2O3的作用有差別的結(jié)果；第四，從N2吸附-脫附等溫線中可以看到，Ag/ZnO-TiO2和Ag/Al2O3-TiO2的比表面積比Ag/Fe2O3-TiO2大，這使得前兩者與染料的接觸面積相對(duì)較大，更有利于甲基橙的降解，因此其活性高于Ag/Fe2O3-TiO2的光催化活性。

[1]Bauer C,Jacques P,Kalt A.J.Photochem.Photobiol.A:Chem.,2001,140(1):87-92

[2]Kung H,Lee J,Choi W.Enviro.Sci.Technol.,2005,39(7):2376-2382

[3]Yanagisawa K,Ovenstone J.J.Phys.Chem.B,1999,103(37):7781-7787

[4]Li Y Z,Xie W,Hu X L,et al.Langmuir,2010,26(1):591-597

[5]Sivalingam G,Nagaveni K,Hegde M S,et al.Appl.Catal.,B:Environ.,2003,45(1):23-38

[6]Arslan I,Balcioglu I A,Bahnemann D W.Appl.Catal.B:Environ.,2000,26(3):193-206

[7]Wu T,Lin T,Zhao J,et al.Environ.Sci.Technol.,1999,33(9):1379-1387

[8]Kim S,Choi W.Environ.Sci.Technol.,2002,36(9):2019-2025

[9]Hu C,Wang Y,Tang H.Appl.Catal.B:Environ.,2001,35(2):95-105

[10]Hu C,Lan Y,Qu J,et al.J.Phys.Chem.B,2006,110(9):4066-4072

[11]Wang J,Li J,Zhang L Q,et al.Cattl.Lett.,2009,130(3/4):551-557

[12]LONG Neng-Bing(龍能兵),ZHANG Rui-Feng(張瑞豐).Chinese J.Inorg.Chem.(Wuji Huaxue Xuebao),2009,25(7):1153-1158

[13]Jin Z,Zhang X,Lu G,et al.J.Mol.Catal.A:Chem.,2006,259(1-2):275-280

[14]Kumar A,Jain A K.J.Mol.Catal.A:Chem.,2001,165(1):265-273

[15]Wang J,Liu Z,Cai R.Environ.Sci.Technol.,2008,42(15):5759-5764

[16]Asahi R,Morikawa T,Ohwaki T,et al.Science,2001,293(5528):269-271

[17]Li L,Wu Q Y,Guo Y H,et al.Micro.Meso.Mater.,2005,87(1):1-9

[18]Bae E Y,Choi W Y.Environ.Sci.Technol.,2003,37(1):147-152

[19]Horikoshi S,Hidaka H,Serpone N.Environ.Sci.Technol.,2002,36(6):1357-1366

[20]Hong J,Sun C,Yang S G,et al.J.Hazard.Mater.,2006,133(1/2/3):162-166

[21]Zhang Z H,Shan Y B,Wang J,et al.J.Hazard.Mater.,2007,147(1/2):325-333

[22]LI Li(李莉),CAO Yan-Zhen(曹艷珍),LU Dan(陸丹),et al.Chinese J.Inorg.Chem.(Wuji Huaxue Xuebao),2010,26(3):440-446

[23]LI Li(李莉),LU Da(陸丹),JI Yuan(計(jì)遠(yuǎn)),et al.Acta Phys.Chim.Sin.(Wuli Huaxue Xuebao),2010,26(5):1323-1329

[24]Sing K S W,Everett D H,Haul R A W,et al.Pure&Appl.Chem.,1985,57(4):603-619

[25]Sakthivel S,Shankar M V,Palanichamy M,et al.Water.Res.,2004,38(13):3001-3008

[26]Kubo W,Tatsuma T.J.Mater.Chem.,2005,15(30):3104-3108

[27]Iliev V,Tomova D,Bilyarska A,et al.Appl.Catal.B:Environ.,2006,63(3/4):266-271

[28]Sakthivel S,Neppolian B,Shankar M V,et al.V.Sol.Energy Mater.Sol.Cells.,2003,77(1):65-82

[29]Khodja A A,Sehili T,Pilichowski J F,et al.J.Photochem.Photobiol.A,2001,141(2/3):231-239

[30]Sang B,Konagai M.Jpn.J.Appl.Phys.,1996,35(2):602-605

Ag/MxOy-TiO2(MxOy=ZnO,Al2O3and Fe2O3):Preparation and Microwave-assised Photocatalytic Degradation of Methyl Orange

LI Li＊LU Dan ZHAO Yue-Hong LI En-Shuai
(Faculty of Chemistry and Chemical Engineering,Qiqihar University,Qiqihar,Heilongjiang 161006,China)

The three-component nanocomposites,Ag/ZnO-TiO2,Ag/Al2O3-TiO2and Ag/Fe2O3-TiO2,were developed through a sol-gel-temperature solvothermal process in the presence of surfactant EO20PO70EO20(P123).The phase composition,structures and morphologies of three-component nanocomposites were well-characterized via XRD,TEM,N2adsorption-desorption and SEM attached X-ray energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS).The results indicated that silver species existing in the nano-composite was metallic Ag0and well distributed on the surface of MxOy-TiO2.The particle sizes of the three catalysts were very small(about 10 nm)and the morphologies were better.The BET surface area of Ag/ZnO-TiO2was very close to Ag/Al2O3-TiO2and a little larger than that of Ag/Fe2O3-TiO2.The photocatalytic activities of the as-prepared materials were studied by the microwave assisted photodegradation of methyl orange.The results indicated that the photocatalytic activities of the three-component nanocompositeswere higherthan those oftwo-componentnanocompositeswithoutsilverdoping.The photocatalytic activity of Ag/ZnO-TiO2was the best with a methyl orange degradation ratio of 86%within 90 min.

Ag;microwave;photocatalysis;methyl orange

O643.3

A

1001-4861(2011)03-0451-06

2010-08-24。收修改稿日期：2010-11-11。

黑龍江省自然科學(xué)基金(No.B200608)，黑龍江省普通高等學(xué)校青年學(xué)術(shù)骨干支持計(jì)劃項(xiàng)目(No.1152G052)資助。

＊通訊聯(lián)系人。E-mail：qqhrll@163.com