Page 172 - 《精细化工》2022年第6期

·1238· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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表 1 CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(0.5)孔结构参数 峰，647 cm 处是 La—O 的特征振动峰，2932、1629、
Table 1 Pore structure parameters of CX-TiO 2 and CX- 1134 cm –1 处为未充分煅烧的残留有机物在碳表面
TiO 2 -La(0.5)
的 C—H、C==C、C—O 基团吸收峰 [21] 。
3
2
样品 比表面积/(m /g) 总孔容/(cm /g) 平均孔径/nm
2.2 CX-TiO 2 -La(x)的吸附及光催化降解性能表征
324.53 0.32 9.97
CX-TiO 2
2.2.1 可见光照射下降解性能分析
CX-TiO 2-La (0.5) 549.35 0.89 19.27
图 6 为可见光下的 CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(x)
由图 4 可见，CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(0.5)的 N 2 系列复合材料对 100 mg/L PHE（5 g/L TX-100 增溶）
吸附-脱附曲线都符合Ⅳ型 IUPAC 等温线 [17] 。当
的移除率。
p/p 0 >0.9 时，CX-TiO 2 发生尖锐毛细管冷凝现象，表
明其存在大孔结构 [18] ，CX-TiO 2 -La(0.5)拥有 H4 型
迟滞环，未出现毛细冷凝现象。由 SEM 可知，镧的
掺杂使复合材料内形成凹凸不平的孔洞，改变形貌
的同时改变了复合材料的吸附性。
由表 1 可见，CX-TiO 2 -La(0.5)的孔径为 19.27 nm，
以裂隙介孔为主 [19] ，仅可透过 PHE，使其具有对 PHE
的选择性吸附。与 CX-TiO 2 相比，CX-TiO 2 -La(0.5)
2
的比表面积（549.35 m /g）增加了约 70%，使其具
有比 CX-TiO 2 更强的吸附性，进而提高了复合材料对

PHE 的选择性吸附。平均孔径变大，提高了其对增溶 图 6 CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(x)可见光下的 PHE 移除率
有机废水的降解。从 XRD 图中推测，这是由于草酸 Fig. 6 Removal rate of phenanthrene by CX-TiO 2 and CX-
TiO 2 -La(x) under visible light
催化下，分散在溶液中的镧离子与酚醛凝胶单体络
合成有机复合物单体 [20] ，单体表面官能团缩聚成黏连 由图 6 可见，光照射 5 h 后，CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -
网格结构，包合分散在溶液中的 P25，陈化后前驱体 La(0.05)、CX-TiO 2-La(0.5)、CX-TiO 2-La(8)对 PHE 的
最终移除率分别为 55.4%、68.0%、83.6%、64.5%。
凝胶变粗；干燥后进行炭化，碳基骨架相对于 CX-TiO 2
变粗，同时与氧化了的氯化镧反应，使得平均孔径相 各复合材料均对 PHE 表现出较高的移除率，说明 CX
对于 CX-TiO 2 大幅增大，且生成的 La 2Ti 2O 7 均匀分布 的存在使材料具有更强的吸附能力 [22-23] 。从 30 min
在碳基颗粒表面，从而使得 CX-TiO 2-La(0.5)的比表面 的暗态吸附过程可见，CX-TiO 2 -La(0.5)的整体移除
积出现大幅增加，吸附性提高，进而提高了光催化降 率最高，对増溶 PHE 的强吸附性能奠定了其高效移
解效率。 除效率的基础。在复合材料的凝胶过程中，镧元素
2.1.4 FTIR 分析 的存在使 CX 体积高效膨胀 [24] ，优化了 CX 的比表
图 5 为 CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(x)系列复合材料 面积和孔径，并且镧元素与 TiO 2 反应生成 La 2 Ti 2 O 7 ，
的 FTIR 图。 提高了材料的光催化降解性能。由于不同实验组中

CX-TiO 2 -La(x)中 TiO 2 的添加量是固定的，虽然复合
材料比表面积增大后吸附位点增多，但仍不可避免
光催化降解位点被稀释。随着镧元素含量增多，二
者持续相互作用下，CX-TiO 2 -La(0.5)对 PHE 的移除
率最高，达到 83.6%。高移除率是由于镧元素的添
加提升了增溶体系中 CX-TiO 2 对增溶 PHE 的吸附，
复合材料优先对已吸附的 PHE 进行降解，降解为小
分子后，内部空出多余的活性位点，溶液中的 PHE
进一步脱稳富集到材料内部。由此可见，镧元素掺

杂于 CX-TiO 2 体系中，对増溶 PHE 的吸附性能改善
图 5 CX-TiO 2 及 CX-TiO 2 -La(x)的 FTIR 谱图
Fig. 5 FTIR spectra of CX-TiO 2 and CX-TiO 2 -La(x) 尤为重要，奠定了高效移除増溶 PHE 的基础，实现
了高效可见光下“富集-降解”増溶污水中的 PHE。
从谱图中可见，CX-TiO 2 -La(x)系列复合材料中 表 2 为 CX-TiO 2 与 CX-TiO 2 -La(x)复合材料光催
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3450 cm 处存在的强宽峰是结构水中—OH 的反对称 化移除増溶 PHE 的动力学参数。
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伸缩振动峰，1638 cm 处是水的 H—O—H 弯曲振动 由表 2 可见，复合材料对 TX-100 增溶 PHE 的