纳米CeO2/CeO2-TiO2粉末的合成及其降解水中有机物的研究

admin · 发表于 2023-10-17 17:20:43

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近年来，人类对自然资源的不合理开发和对环境的严重破坏引起的能源和环境题目已成为了危及人类自身生存和社会可持续发展的主要题目。由于光催化技术在环境污染控制和能源转化领域具有能耗低、操作简单、反应条件温和等优点，已受到越来越多的研究者的重视。本文以Ce(NO3)3 • 6H2O、TiCl3、无水甲醇和六次甲基四胺（HMT）为原料，通过溶剂热方法，在不同实验条件下合成并全面表征了纳米单相CeO2¬和不同Ce : Ti摩尔比的CeO2¬-TiO2双相混合粉末。采用自行设计加工的光催化降解实验装置，考察了CeO2¬和CeO2¬-TiO2粉末在不同光源照射下对不同有机物污染水的催化降解能力，并与单相TiO2的结果进行了比较。主要研究结果如下：（1）通过溶剂热方法，在90 – 140 ºC的低温下合成了颗粒尺寸小，尺寸分布均匀的等轴状纳米CeO2和CeO2¬-TiO2粉末，直径小于10 nm。升高温度使颗粒尺寸长大，同时，引起产物形貌的变化，195 ºC合成的CeO2¬-TiO2为棒状。而且CeO2¬-TiO2粉末的比表面积全部大于单相CeO2的。（2）以HMT为沉淀剂，140 ºC溶剂热反应24 h，合成了碳氮共掺杂纳米CeO2¬。催化降解酸性橙7的实验结果表明，无论在100 W高压汞灯还是10 W节能灯照射下，其降解酸性橙7的能力均优于CeO2¬-TiO2粉末和单相TiO2的。（3）采用不同沉淀剂，140 ºC溶剂热反应24 h的试样在10 W节能灯照射下降解酸性橙7的实验结果表明，碳氮共掺杂纳米CeO2降解了98.8%；TiO2降解了43.0%；而使用Na2CO3沉淀的CeO2仅降解了5%。采用不同沉淀剂合成的产物的降解率顺序为：CeO2(HMT) > CeO2-TiO2(HMT) > TiO2(HMT) >> CeO2(NaHCO3) > CeO2(Na2CO3)。（4）195 ºC溶剂热反应24 h，不同Ce : Ti摩尔比的CeO2-TiO2粉末，在100 W高压汞灯照射下，对AO7的降解效率高于相同条件下合成的单相CeO2和单相TiO2。（5）实验还发现，使用不同的溶剂种类和沉淀剂浓度，通过溶剂热方法合成的CeO2，光催化降解苯酚的效果没有明显区别，而CeO2¬的形貌，例如立方块、纤维状等对光催化降解苯酚的影响则比较复杂。

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