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TiO2/PS/Fe3O4光催化剂的低温制备及其光催化和磁回收性能
  • ISSN号:0250-3301
  • 期刊名称:《环境科学》
  • 时间:0
  • 分类:X703.1[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]兰州交通大学环境与市政工程学院,寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心,兰州730070
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51068016);长江学者和创新团队发展计划项目(IRT0966);兰州交通大学第四批“青蓝”人才基金项目(OL-06-04-A)
中文摘要:

以聚苯乙烯(PS)包覆油酸修饰过的纳米Fe3O4为磁核,在低温(90℃)、中性(pH=7左右)条件下,制备了以PS为惰性隔离层的磁载TiO2光催化剂.用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质进行了表征.以苯酚为模拟污染物,考察了其光催化活性,以自制的磁回收装置,考察其回收特性.结果表明,低温制备的TiO2为锐钛矿结构,平均粒径为2~5 nm,催化剂TiO2/PS/Fe3O4[其中物质的量比为n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]具有结构完整的壳/壳/核结构,TiO2在PS/Fe3O4表面负载牢固;光催化降解苯酚遵循一级反应动力学方程,TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1]的反应速率常数K=0.025 8,与纯TiO2的活性接近(K=0.026 2);循环使用5次后,反应速率常数仅降低0.003 4.所制催化剂具有较强的磁感应强度,平均回收率可达到92%以上.该低温水解法制备的磁载TiO2光催化剂具有良好的应用前景.

英文摘要:

This study reports the fabrication of magnetically responsive titania catalyst,which consisted of a magnetic core surrounded by a titania shell.The magnetic core(oleic acid-modified Fe3O4 nanoparticles) was modified with polystyrene as inert isolating layer.The magnetic photocatalyst was prepared at low temperature(90℃) and a neutral pH(about 7).The phase composition,morphology,surface properties and magnetic properties of the composite particles were characterized by X-ray diffraction(XRD),transmission electron microscopy(TEM),fourier infrared photometer(FT-IR) and vibrating sample magnetometer(VSM).The photocatalytic activity of the samples were determined by degradation of phenol and their recovery characteristics were determined by a self-regulating magnetic recycling equipment.The results illustrated that the mean diameter of anatase titanium dioxide synthesized at low temperature was 2-5 nm,the catalyst TiO2/PS/Fe3O4[the molar ratio of the magnetic photocatalyst was n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1] had the structural integrity of shell/shell/core,and titanium dioxide was loaded firmly on the PS/Fe3O4 surface.The photocatalytic degradation of phenol followed first-order reaction kinetics and the reaction rate constant K of the TiO2/PS/Fe3O4[n(TiO2)∶n(St)∶n(Fe3O4)=60∶2.5∶1] was 0.025 8,which was close to that of pure TiO2(K =0.026 2).After 5 times recycling,the K value reduced only by 0.003 4.The catalyst had a strong magnetic induction,and the average recovery rate reached 92%.The magnetic TiO2 photocatalyst prepared by this low-temperature hydrolysis method has a good application prospect.

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期刊信息
  • 《环境科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:赵进才
  • 地址:北京市2871信箱(海淀区双清路18号)
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkx@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941102 62849343
  • 国际标准刊号:ISSN:0250-3301
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1895/X
  • 邮发代号:2-821
  • 获奖情况:
  • 在全国第一届和第二届优秀科技期刊评比中分别荣获...,二次荣获中国科学院优秀期刊评比一等奖,荣获中国期刊方阵双奖期刊荣誉
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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