微波助离子液体中铜–铈共掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

摘要

在 [Bmim]PF₆ 离子液体中，用微波辐射干燥的方法制备了铜 – 铈共掺杂纳米二氧化钛光催化剂 TiO₂-Cu-Ce ，用 IR 、 XRD 、 SEM 、 BET 对催化剂进行了表征。通过测试催化剂 TiO₂-Cu-Ce 对甲基橙溶液的微波 (MV) 、紫外 (UV) 、微波 – 紫外 (MV-UV) 三种条件下的降解率，着重考察了微波加热功率、微波加热时间、煅烧温度、煅烧时间及铜和铈掺杂量等因素对 TiO₂-Cu-Ce 催化活性的影响。结果表明，掺杂物质硝酸铜和硝酸铈与钛酸丁酯的物质的量之比分别为 n(Cu)(Ti) = 0.025 和 n(Ce)(Ti) = 0.050 ，在微波功率为 210 W 时干燥 20 min ，再在高温箱式电阻炉中于 500 ℃ 下煅烧 2 h ，所制得的 TiO₂-Cu-Ce 催化剂具有较高的光催化 活性； 在 MW 、 UV 和 MW-UV 三种降解条件下， TiO₂-Cu-Ce 对甲基橙的降解率分别为 6.89% 、 96.91% 、 99.85% ；并且在三种降解条件下，甲基橙降解率始终是： MW-UV > UV > MW 。这表明在紫外光照条件下，微波辐射具有强化 TiO₂-Cu-Ce 催化剂降解甲基橙的作用 。催化剂结构分析表明， TiO₂ 中掺入铜和铈后制得的催化剂，具有粒径均匀，比表面积、孔容、平均孔径和半孔宽均较大等特点，这也是 TiO₂-Cu-Ce 催化剂具有较高的光催化活性的主要原因 。