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·1326·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                  第 35 卷

            N、Al 共掺杂 TiO 2 催化剂，并以甲基橙、亚甲基蓝、                     式中：c 0 为染料的初始浓度，mol/L；c 为染料降解
            罗丹明 B 作为探针，考察了催化剂在可见光下对染                           t  min 后的浓度，mol/L；A 0 为染料初始浓度对应的
            料的降解活性       [17] ，以及 N、Al 元素的掺杂对催化剂               吸光度；A 为染料降解 t  min 后的浓度所对应的吸
            的禁带宽度、光生电子-空穴对、比表面积等的影响，                           光度。
            并结合 XRD、XPS、SEM 和 N 2 吸附-脱附等表征手                    1.4    催化剂表征
            段对催化剂进行分析。探讨了不同掺杂元素对催化                                 通过 N 2 物理吸附测试催化剂的比表面积以及
            剂降解染料的影响，已得到具有较高光催化活性的                             孔径，用 BET 公式计算样品的比表面积；BJH 法计
            TiO 2 催化剂，以回收及循环使用。旨在提供一种具                         算样品的总孔容积。采用 X 射线粉末衍射仪来测定
            有环保应用前景的绿色催化材料。                                    样品 XRD 谱图，采用石墨单色器，Cu  K α 射线，
                                                               λ=0.154056 nm，管压为 40 kV，管流为 40 mA，狭
            1    实验部分                                          缝 DS、RS 和 SS 分别为 1、0.3 mm、1。X 射线
                                                               光电子能谱（XPS）分析：其激发源为 Al K α ，C 1s
            1.1    试剂及材料
                                                               峰 284.8 eV 为校正标准。
                 钛酸四丁酯（TBOT），化学纯（质量分数 98%），
            天津市科密欧化学试剂有限公司；Al 2(SO 4) 3·18H 2O、
                                                               2    结果与讨论
            盐酸，分析纯，北京化工厂；尿素（CH 4N 2O）、冰醋
            酸（CH 3 COOH）、甲基橙（C 14 H 14 N 3 NaO 3 S）、亚甲         2.1    微观形貌分析
            基蓝（C 16 H 18 ClN 3 S·3H 2 O），分析纯，天津市凯通化                通过电子扫描电镜（SEM）观察 N、Al 元素的
            学试剂有限公司；罗丹明 B（C 28 H 31 ClN 2 O 3 ），分析             掺杂对 TiO 2 催化剂微观形貌影响，结果见图 1。
            纯，上海试剂三厂。
                 TU-1901 双光束紫外可见分光光度计，北京普
            析通用仪器有限公司；BL-GHX-V 光化学反应仪，
            上海比朗仪器有限公司；DF-Ⅱ集热式磁力搅拌器，
            金坛市荣华仪器制造有限公司；S-4300 型扫描电子
            显微镜，日本 HITACHI 公司。
            1.2    催化剂制备
                 将 10 mL C 2 H 5 OH 倒入小烧杯中，缓慢加入
            10 mL TBOT，记为溶液 A，放入磁力搅拌器中，30 ℃
            下加热搅拌 30 min；再分别称取一定量 CH 4N 2O 和
            Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O 固体于小烧杯中，依次加入 10 mL
            二次去离子水、20 mL C 2 H 5 OH 以及 4 mL 冰醋酸使

            其溶解，再用 HCl 将溶液调至酸性（pH = 2），记为                           a—TiO 2；b—N/TiO 2；c—Al/TiO 2；d—N-Al/TiO 2

            溶液 B。用胶头滴管将溶液 B 逐滴加到持续加热并                                      图 1   催化剂的 SEM 谱图
            搅拌的溶液 A 中，边滴加边搅拌，使其生成凝胶，                                     Fig. 1    SEM images of catalyst
            转移至反应釜中，120  ℃下陈化 48 h，反应结束后
            将样品进行抽滤、烘干、煅烧、研磨即得到 N、Al                               由图 1 可见，TiO 2 催化剂为不规则的球状材料，
            共掺杂 TiO 2 粉末，记为 N-Al/TiO 2 催化剂。采用相                 且有一定的团聚现象，因 N、Al 元素的掺杂并未使
            同的方法，分别制备 N 掺杂 TiO 2 粉末（N /TiO 2 ）                 TiO 2 的形貌发生改变，均为不规则的圆球颗粒状纳
            和 Al 掺杂 TiO 2 粉末（Al/TiO 2 ）。                       米材料，但 N、Al 元素同时掺杂后 TiO 2 晶粒的团聚
            1.3    光降解染料反应                                     现象相对减少、分布相对均匀。
                 将 0.1 g 催化剂置于 50  mL 0.05 mol/L 的染料               为了更深入地了解 N、Al 元素对 TiO 2 催化剂的
            中，超声 10 min 后避光搅拌 30 min，以 1000 W 的                影响，对所制备的 4 种催化剂进行 N 2 吸附-脱附测
            氙灯照射，反应开始后，每隔一段时间取样 5 mL，                          试，结果见图 2。
            离心，取上层澄清液，用紫外可见光分光光度计测                                 从图 2 可以得出，4 种催化剂的孔径主要集中
            其吸光度     [18] ，并计算其降解率（D，%），公式如下：                  在 37.5 nm 左右，与 SEM 结果相吻合，并证明 4 种
                                                               催化剂均为介孔材料，说明 N、Al 两种元素的掺杂
                            c   c      A   A
                      D /%   0    100   0    100  （1）      对 TiO 2 催化剂结构影响较小或基本无影响。
                              c          A
                              0           0
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