Page 174 - 《精细化工》2022年第6期

·1240· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

于–11.54～–8.60 kJ/mol 之间，故对增溶 PHE 的吸附 在。质量浓度为 5 g/L TX-100 的疏水基彼此吸引缔
为自发吸附。ΔS 0 >0，是由于增溶 PHE 在固体复合 合为胶束，有机污染物 PHE 溶解于胶束内部（疏水
材料表面的吸附过程比 PHE 在溶液中的增溶过程剧 基内）形成增溶 PHE 胶束。由热力学计算可知，复
烈，故表现为熵增。且固-液界面混乱度越大，吸附 合材料 CX-TiO 2 -La(x)自发吸附增溶 PHE 胶束；推
过程越容易发生。ΔH 0 >0，表明该吸附过程为吸热， 测增溶胶束在定向吸附于复合材料表面的过程中发
升温有利于吸附进行，与表 4 中的拟合结果吻合。 生脱稳，形成半胶束的同时暴露出增溶的 PHE。当
光照射时，半导体 TiO 2 、La 2 Ti 2 O 7 可以吸收大于禁
表 5 TX-100 增溶 PHE 在 CX-TiO 2 -La(0.5)上的热力学
带宽度的能量，TiO 2 和 La 2 Ti 2 O 7 价（VB）带上的电
参数
Table 5 Thermodynamic parameters of TX-100 solubilized 子都被激发到导带，在价带留下空穴，产生电子-
PHE on CX-TiO 2 -La(0.5) 空穴对。普通钙钛矿的光量子产率约 1%，La 2 Ti 2 O 7
T/K K c/(L/g) ΔG 0/(kJ/mol) ΔH 0/(kJ/mol) ΔS 0/[J/(mol·K) 等层状钙钛矿的光量子产率在 5%～10%间 [29] 。在
298.15 42.76 –8.60 2.07 39.63 CX-TiO 2 -La(x) 复合光催 化剂中， 由于 TiO 2 和
308.15 51.46 –10.13 La 2 Ti 2 O 7 紧密结合形成 La 2 Ti 2 O 7 -CX-TiO 2 异质结，
318.15 64.62 –11.54
如路径 1 所示，光激发下 TiO 2 导带（CB）上的电子
注：K c 为吸附平衡时吸附量(mg/g)和平衡溶液中 PHE 的质
量浓度(mg/L)之比。 会转移到 La 2 Ti 2 O 7 的导带，使得电子空穴对有效分
离，从而提高光生电子-空穴对的分离效率和扩大可
2.2.5 光催化降解机理 见光吸收的范围。CX 作为电子良导体，如路径 2
根据上述材料性能表征及降解性能研究，推测 所示，可以加快电子从 TiO 2 到 La 2 Ti 2 O 7 的转移速度，
CX-TiO 2 -La(0.5)复合材料对 PHE 的光催化降解机 进一步增强异质结效果，进而提高复合材料在可见
理，如图 9 所示。 光下对 PHE 的移除效率。

2.2.6 循环使用性能
图 10 为 CX-TiO 2 -La(0.5)移除增溶 PHE 的回收
性能，使用次数为 8 次。如图 10 所示，随着光催化
复合材料使用次数的增加，CX-TiO 2 -La(0.5)对 PHE
的移除率逐次降低，但在第 8 次使用后，对 PHE 的
移除率依然可达 71.2%，说明 CX-TiO 2 -La(0.5)在多
次循环应用后仍对 PHE 具有移除性能。

图 9 CX-TiO 2 -La(0.5)光催化降解机理图

Fig.9 Photo catalytic degradation mechanism diagram of 图 10 可见光下 CX-TiO 2 -La(0.5)的循环使用性能
CX-TiO 2 -La(0.5) Fig. 10 Cyclic performance of CX-TiO 2 -La(0.5) under
visible light
已知 PHE 的分子大小为 1.17 nm×0.8 nm×
0.34 nm [27] ，TX-100 胶束的孔径为 11.6 nm，TX-100 3 结论
的分子直径为 2.7 nm [28] ，CX-TiO 2 -La(0.5)系列复合
材料的平均孔径为 19.27 nm。已知粒子仅可透过自 通过材料性能表征，表明 CX-TiO 2 -La(x)在可见
身直径 3 倍以上 的孔 。故只有 PHE 可透过 光下具有比 CX-TiO 2 更高的对増溶 PHE 的移除率。
CX-TiO 2 -La(0.5)，从而实现对有机污染物 PHE 的选 CX-TiO 2 -La(0.5)对 5 g/L TX-100 增溶的 100 mg/L
择性吸附。推测 CX-TiO 2 -La(x)复合材料对 PHE 的 PHE 的移除率为 83.6%，CX-TiO 2 的移除率为 55.4%。
移除率高的原因是 TiO 2 和 La 2 Ti 2 O 7 的异质结的存 吸附动力学研究表明，CX-TiO 2 -La(0.5)对 PHE