溶膠-凝膠法制備La 2 Ti 2 O 7 /HZSM-5及其光催化活性
發(fā)布時間：2021-09-04 13:07
采用溶膠-凝膠法制備La2Ti2O7/HZSM-5光催化劑,并對其光催化活性進行研究。結果表明:La2Ti2O7經HZSM-5分子篩負載后,并未改變原有晶相,仍為單斜晶系鈣鈦礦結構。負載后的La2Ti2O7分散在分子篩表面,催化劑的比表面積大幅增加并形成新的中孔結構。HZSM-5制約了La2Ti2O7的生長,導致晶粒尺寸減小。材料的光譜吸收邊界隨負載量的減小而發(fā)生藍移,禁帶寬度增大。負載樣品中La3d和O1s的電子結合能增大。La2Ti2O7/HZSM-5比純La2Ti2O7具有更高的光催化活性。經紫外光照120min后,活性艷紅X-3B在70%La2Ti2
【文章來源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心EICSCD
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
圖１Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５
第４５卷第７期溶膠－凝膠法制備Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５及其光催化活性圖２Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＦＴ－ＩＲ（ａ）和ＦＴ－ＦＩＲ譜圖（ｂ）Ｆｉｇ．２ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ａ）ａｎｄＦＴ－ＦＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ｂ）ｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ化物的成鍵信息。６４７ｃｍ－１和３５３ｃｍ－１附近的吸收帶歸屬于Ｌａ—Ｏ吸收峰［２０］，５５４ｃｍ－１附近強而寬的吸收帶為ＴｉＯ６八面體中Ｔｉ—Ｏ的伸縮振動峰，５５４ｃｍ－１處的吸收帶隨負載量的減小而增強，為ＨＺＳＭ－５特征雙五環(huán)的反對稱伸縮振動吸收峰［２１］與其疊加所致，４６２ｃｍ－１處的吸收帶由Ｔｉ—Ｏ—Ｌａ振動引起［２２］，４５２ｃｍ－１處伴隨負載量下降而變強的吸收峰為四面體Ｓｉ—Ｏ的彎曲振動峰。可以看出，負載后的樣品保持了Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７的所有特征吸收峰，且在１０３３ｃｍ－１處未出現新吸收帶，表明Ｌａ３＋并未進入到分子篩骨架［２１］。圖３為Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可見漫反射光譜。催化劑在紫外區(qū)有很好的吸收。根據愛因斯坦關系式Ｅｇ＝１２４０／λｇ［１４］，計算可得Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及負載量為９０％，７０％，５０％，
的禁帶寬度分別為２．８４，３．１１，３．２０，３．２１，３．３２ｅＶ�？梢钥闯�，隨著負載量的減小，光譜吸收邊界發(fā)生藍移，禁帶寬度有所增大。由于負載到ＨＺＳＭ－５上的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７晶粒生長受到抑制，晶粒細化使帶隙寬化。材料的比表面積、孔結構和吸附量如表１所示。未負載的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７幾乎沒有孔結構，累計孔容僅為０．００１１ｃｍ３·ｇ－１。負載后樣品的孔容及平均孔徑有所增加。值得注意的是，低負載量（２０％～５０％）樣品圖３Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可見漫反射光譜圖Ｆｉｇ．３ＵＶ－ＶｉｓｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ的孔容隨分子篩的減少而下降，在高負載量時卻未繼續(xù)減少。這是由于低負載量樣品的孔容由ＨＺＳＭ－５本身的微孔所提供，分子篩減少后孔容隨之下降。高負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７在分子篩表面密集堆積而形成新的中孔結構，增加的孔容抵消了分子篩含量下降而減少的孔容。此時，平均孔徑的增加也證實了樣品孔結構的改變。ＨＺＳＭ－５對染料沒有任何吸附能力，對活性艷紅分子的吸附全部來自于Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７。當負載量較大時，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７與分子篩間新的孔結構使其具有較大的孔容，有利于對染料的吸附。表１ＨＺＳＭ－５，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]負載型SrTiO3/HZSM-5光催化材料制備與性能研究[J]. 劉春玲,畢菲非,張文杰,何紅波. 材料工程. 2016(12)
[2]新型二氧化鈦基光催化材料的研究進展[J]. 陳昱,王京鈺,李維尊,鞠美庭. 材料工程. 2016(03)
[3]NaZSM-5分子篩磷酸改性對TiO2/ZSM-5光催化劑的影響[J]. 張文杰,于楊,李可心. 功能材料. 2012(10)
[4]可見光響應Pt沉積La2O3/TiO2制備及其對甲苯的光熱催化去除[J]. 仲鑫,孫劍,劉守新. 無機材料學報. 2011(11)
[5]燒綠石結構La2Ti2-xCoxO7的制備及可見光分解水性能[J]. 李鴻建,陳剛,李中華,周超. 物理化學學報. 2007(05)
[6]La1-xCexFeO3鈣鈦石高變催化劑的XPS研究[J]. 馬紅欽,譚欣,朱慧銘,張繼炎,張鎏. 中國稀土學報. 2003(04)
[7]甲烷氧化偶聯Ti-La-Li系混合氧化物催化劑[J]. 趙震,遠松月,于作龍. 物理化學學報. 1994(04)
[8]ZSM-5型沸石的紅外光譜結構分析[J]. 郭文珪,辛勤,張慧,梁娟. 催化學報. 1981(01)
本文編號：3383323
【文章來源】：材料工程. 2017,45(07)北大核心EICSCD
【文章頁數】：6 頁
【部分圖文】：
圖１Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＸＲＤ譜圖Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５
第４５卷第７期溶膠－凝膠法制備Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５及其光催化活性圖２Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的ＦＴ－ＩＲ（ａ）和ＦＴ－ＦＩＲ譜圖（ｂ）Ｆｉｇ．２ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ａ）ａｎｄＦＴ－ＦＩＲｓｐｅｃｔｒａ（ｂ）ｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ化物的成鍵信息。６４７ｃｍ－１和３５３ｃｍ－１附近的吸收帶歸屬于Ｌａ—Ｏ吸收峰［２０］，５５４ｃｍ－１附近強而寬的吸收帶為ＴｉＯ６八面體中Ｔｉ—Ｏ的伸縮振動峰，５５４ｃｍ－１處的吸收帶隨負載量的減小而增強，為ＨＺＳＭ－５特征雙五環(huán)的反對稱伸縮振動吸收峰［２１］與其疊加所致，４６２ｃｍ－１處的吸收帶由Ｔｉ—Ｏ—Ｌａ振動引起［２２］，４５２ｃｍ－１處伴隨負載量下降而變強的吸收峰為四面體Ｓｉ—Ｏ的彎曲振動峰。可以看出，負載后的樣品保持了Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７的所有特征吸收峰，且在１０３３ｃｍ－１處未出現新吸收帶，表明Ｌａ３＋并未進入到分子篩骨架［２１］。圖３為Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可見漫反射光譜。催化劑在紫外區(qū)有很好的吸收。根據愛因斯坦關系式Ｅｇ＝１２４０／λｇ［１４］，計算可得Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及負載量為９０％，７０％，５０％，
的禁帶寬度分別為２．８４，３．１１，３．２０，３．２１，３．３２ｅＶ�？梢钥闯�，隨著負載量的減小，光譜吸收邊界發(fā)生藍移，禁帶寬度有所增大。由于負載到ＨＺＳＭ－５上的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７晶粒生長受到抑制，晶粒細化使帶隙寬化。材料的比表面積、孔結構和吸附量如表１所示。未負載的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７幾乎沒有孔結構，累計孔容僅為０．００１１ｃｍ３·ｇ－１。負載后樣品的孔容及平均孔徑有所增加。值得注意的是，低負載量（２０％～５０％）樣品圖３Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７及不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５的紫外－可見漫反射光譜圖Ｆｉｇ．３ＵＶ－ＶｉｓｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅｓｐｅｃｔｒａｏｆＬａ２Ｔｉ２Ｏ７ａｎｄＬａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺＳＭ－５ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔ的孔容隨分子篩的減少而下降，在高負載量時卻未繼續(xù)減少。這是由于低負載量樣品的孔容由ＨＺＳＭ－５本身的微孔所提供，分子篩減少后孔容隨之下降。高負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７在分子篩表面密集堆積而形成新的中孔結構，增加的孔容抵消了分子篩含量下降而減少的孔容。此時，平均孔徑的增加也證實了樣品孔結構的改變。ＨＺＳＭ－５對染料沒有任何吸附能力，對活性艷紅分子的吸附全部來自于Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７。當負載量較大時，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７與分子篩間新的孔結構使其具有較大的孔容，有利于對染料的吸附。表１ＨＺＳＭ－５，Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７和不同負載量的Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７／ＨＺ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]負載型SrTiO3/HZSM-5光催化材料制備與性能研究[J]. 劉春玲,畢菲非,張文杰,何紅波. 材料工程. 2016(12)
[2]新型二氧化鈦基光催化材料的研究進展[J]. 陳昱,王京鈺,李維尊,鞠美庭. 材料工程. 2016(03)
[3]NaZSM-5分子篩磷酸改性對TiO2/ZSM-5光催化劑的影響[J]. 張文杰,于楊,李可心. 功能材料. 2012(10)
[4]可見光響應Pt沉積La2O3/TiO2制備及其對甲苯的光熱催化去除[J]. 仲鑫,孫劍,劉守新. 無機材料學報. 2011(11)
[5]燒綠石結構La2Ti2-xCoxO7的制備及可見光分解水性能[J]. 李鴻建,陳剛,李中華,周超. 物理化學學報. 2007(05)
[6]La1-xCexFeO3鈣鈦石高變催化劑的XPS研究[J]. 馬紅欽,譚欣,朱慧銘,張繼炎,張鎏. 中國稀土學報. 2003(04)
[7]甲烷氧化偶聯Ti-La-Li系混合氧化物催化劑[J]. 趙震,遠松月,于作龍. 物理化學學報. 1994(04)
[8]ZSM-5型沸石的紅外光譜結構分析[J]. 郭文珪,辛勤,張慧,梁娟. 催化學報. 1981(01)
本文編號：3383323
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