【摘要】本文通過溶膠-凝膠法制備了TiO2光催化劑，并在此基礎(chǔ)上制備了摻雜硫酸錳的TiO2光催化劑。通過對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解實(shí)驗(yàn)表征了以上光催化劑在可見光下對(duì)染料污染物的降解能力。

【關(guān)鍵詞】納米二氧化鈦；摻雜； 溶膠-凝膠法

自從1972年Fujishina和Honda發(fā)現(xiàn)在光照條件下TiO2能夠分解H2O以來，TiO2的光催化性能日益受到學(xué)者們的重視[1-3]。但TiO2光譜響應(yīng)范圍窄限制了它在污染物降解中對(duì)太陽能的利用。近些年來，人們用溶膠-凝膠法合成了二氧化鈦的多種離子摻雜化合物，發(fā)現(xiàn)了摻雜離子不僅提高了二氧化鈦的光催化活性，而且促進(jìn)了二氧化鈦對(duì)可見光的吸收[4-6]。本文采用溶膠-凝膠法來制備TiO2，并在此基礎(chǔ)上制備了摻雜了錳的TiO2光催化劑。通過亞甲基藍(lán)的光催化降解實(shí)驗(yàn)對(duì)催化劑的可見光催化性能進(jìn)行了探究。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試 劑

鈦酸四丁酯、鹽酸、乙酸、無水乙醇、硫酸錳（一水合）和亞甲基藍(lán)均為分析純。

1.2 儀器

自制光催化反應(yīng)器，馬弗爐，電熱鼓風(fēng)干燥箱，美國 Varian cary 100 型紫外-可見分光光度計(jì)（UV-vis spectrometer）。

1.3 光催化劑的制備

1.3.1納米TiO2光催化劑的制備

將一定量的無水乙醇溶于盛有稱取好的鈦酸丁酯（C16H36O4Ti）燒杯中，制得A液；向A液中先后滴入鹽酸和乙酸，將A液置于集熱式恒溫磁力攪拌器上在室溫下持續(xù)攪拌。將無水乙醇和蒸餾水的混合液（B液）緩慢滴入A液中，待B液滴完后再繼續(xù)攪拌2 h即可得到TiO2溶膠，陳化24 h，得到凝膠。將干凝膠研磨后于450 ℃下焙燒4 h即可得到TiO2光催化劑粒子。

1.3.2 硫酸錳摻雜納米TiO2的制備

硫酸錳摻雜納米TiO2的制備方法與納米TiO2光催化劑的制備方法相同，只是將B液換成硫酸錳、蒸餾水和無水乙醇的混合液，B液中Mn/Ti的摩爾百分比為0.57%。

2 結(jié)果與討論

2.1催化劑的表征

圖1為在450 ℃煅燒4 h所得的摻硫酸錳量為0.57%的MnSO4/TiO2（A）和純的TiO2（B）的紫外可見漫反射光譜圖。從圖中可知二氧化鈦摻雜0.57%硫酸錳后，其漫反射圖變化不大。因此二氧化鈦摻雜錳后并沒有擴(kuò)展二氧化鈦的光響應(yīng)范圍。

3 結(jié) 論

采用溶膠-凝膠法制備的硫酸錳摻雜的TiO2光催化劑。通過紫外可見圖譜說明硫酸錳的摻入不能擴(kuò)展TiO2的光響應(yīng)范圍；在亞甲基藍(lán)溶液初始濃度為10 mg/L，催化劑用量為8 mg時(shí)，在可見光照射下，4 h降解率達(dá)到96.5%。

圖2為亞甲基藍(lán)溶液在摻硫酸錳的摩爾百分比為0.57%的MnSO4/ TiO2樣品光催化作用下在不同光照時(shí)間的紫外-可見光譜圖。從圖可知，光照時(shí)間越長催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率越高。

【參考文獻(xiàn)】

[1] Fujishima A，Honda K.Electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode[J].Nature，1972，238 （5358）：37 -38.

[2] Asahi R， Morikawa T， Ohwaki T， Aoki K， Taga Y.Visible-light photocatalysis in nitrogen-doped titanium oxides[J].Science，2001，293-296.

[3] Ohno T，Mitsui T，Matsumura M.Photocatalytic activity of S-doped TiO2 phatocatalyst under visible light[J].Chemistry Letters，2003，32（4）：364-365.