合催化劑，其化學結構式為：
[0047]
[004引該改性Ti化/Si02復合催化劑的制備方法包括如下步驟：
[0049]步驟1，通過溶膠-凝膠法制備Ti化/SiO復合催化劑:將lOmL鐵酸正下醋、5mL娃酸 乙醋和45mL無水乙醇混合，配置成A混合液；將12mL濃度為Imol/L的HW)3、5mL體積濃度為 3 %的HF和12mL無水乙醇混合，配置成B混合液;邊攬拌邊將B混合液逐滴加入至IjA混合液中， 形成均勻溶膠，并將均勻溶膠先后置于65°C和100°C的烘箱中烘烤48h，得到干凝膠，再用蒸 饋水反復洗涂至洗涂液為中性，再采用無水乙醇洗涂兩遍，并于l〇〇°C下烘干，將烘干后的 物料研磨后在馬弗爐內于700°C下般燒4小時，得到Ti化/Si〇2復合催化劑；
[(K)加]步驟2,取2g步驟1的Ti化/Si〇2復合催化劑加入到4mL 丫-琉丙基Ξ甲氧基硅烷 (MPTS)和30血N，N-二甲基甲酯胺(DMF)組成的混合溶液中，于90°C下冷凝回流并持續攬拌 12小時，濾得粗顆粒，然后W甲苯為提取劑在索氏提取器中提取24小時，去除硅膠表面未反 應的丫 -琉丙基Ξ甲氧基硅烷，將提取物用無水乙醇洗涂若干次，并烘干，即可得到改性復 合催化劑 Ti〇2/Si〇2-MPTS。
[0051 ]分別測量實施例1~4制備的Ti化/Si〇2-MPTS對溶液中羅丹明B的吸附-光催化降解 去除能力：
[0052] 取450血羅丹明B初始濃度為lOOmg/L的溶液，調節溶液抑為5，加入0.45g實施例1 審恪的Ti〇2/Si〇2-MPTS催化劑，恒溫振蕩比，待吸附達到平衡后，開啟紫外光源照射化，進行 光催化降解實驗，待實驗結束，取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測定上清液中羅丹明B的 濃度，根據下式
農出去除率，（1)式中：R為去除率（％)，C〇為溶液中羅丹明B 的初始濃度(mg/L)，Ce為吸附-光催化降解反應后溶液中羅丹明B的濃度(mg/L)，結果如表1 所示；
[0053] 取450mL羅丹明B初始濃度為lOOmg/L的溶液，調節溶液抑為5,加入0.45g實施例2 審恪的Ti〇2/Si〇2-MPTS催化劑，恒溫振蕩比，待吸附達到平衡后，開啟紫外光源照射化，進行 光催化降解實驗，待實驗結束，取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測定上清液中羅丹明B的 濃度，求出去除率，結果如表1所示；
[0054] 取450mL羅丹明B初始濃度為lOOmg/L的溶液，調節溶液抑為5，加入0.45g實施例3 審恪的Ti〇2/Si〇2-MPTS催化劑，恒溫振蕩比，待吸附達到平衡后，開啟紫外光源照射化，進行 光催化降解實驗，待實驗結束，取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測定上清液中羅丹明B的 濃度，求出去除率，結果如表1所示；
[0055] 取450mL羅丹明B初始濃度為lOOmg/L的溶液，調節溶液抑為5,加入0.45g實施例4 審恪的Ti〇2/Si〇2-MPTS催化劑，恒溫振蕩比，待吸附達到平衡后，開啟紫外光源照射化，進行 光催化降解實驗，待實驗結束，取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測定上清液中羅丹明B的 濃度，求出去除率，結果如表1所示；
[0056] 表巧實施例1~4制得的改性Ti〇2/Si〇2復合催化劑對羅丹明B的去除率：
[0化7]
[0化引對實施例3制得的Ti化/Si02-MPTS進行X畑光譜表征分析：
[0化9] 圖2為實施例3的Ti〇2/Si〇2-MPTS的XRD表征圖，從圖中可W看出Ti〇2/Si〇2-MPTS 中的Ti〇2主要W銳鐵礦相存在，衍射角2目為25.37°、37.03°、48.12°、53.97°、62.74、68.79。 和75.4°分別屬于銳鐵相的（101)、（103)、（200)、（105)、（204)、（116)和（215)晶面的衍射 峰。
[0060] 對實施例3制得的Ti化/Si〇2-MPTS和改性前的Ti化/Si〇2進行紅外光譜表征分析： [0061 ]圖3為實施例3的Ti化/Si〇2-MPTS和改性前的Ti化/Si〇2的紅外光譜圖，對比分析發 現，改性后，Ti〇2/Si〇2-MPTS在2970cm-哺2925cm-i處出現了-CH的伸縮振動峰，表明改性劑 MPTS鍵聯至ljTi〇2/Si化上。
[0062]對實施例3制得的Ti〇2/Si化-MPTS進行拉曼光譜表征分析：
[00創圖4為實施例3的Ti02/Si02-MPTS的拉曼光譜圖，由圖譜可W看出在2580cnfi處出 現改性劑MPTS中-細的特征吸收峰，其與FTIR共同證明改性劑MPTS與Si化發生了鍵聯作 用，-SH接在Si化表面，改變了材料的表面性質，從而增強催化劑吸附性能。
[0064] 利用實施例3制得的Ti化/Si〇2-MPTS和改性前的TW2^i0擁羅丹明B進行吸附實 驗：
[0065] (1)吸附動力學
[0066] 取兩份200mL羅丹明B初始濃度為40mg/L的溶液分別置于具塞錐形瓶中，其中一份 溶液中加入0.2g實施例3的Ti〇2/Si〇2-MPTS，另一份溶液中加入0.2g改性前的Ti〇2/Si〇2催 化劑，在恒溫振蕩器中（恒溫25°C振蕩），間隔一定時間取出溶液并用高速離屯、機離屯、后，測 定上清液中羅丹明B的濃度，根據下式
|^出吸附量Qt，并繪制吸附量-時 間的關系曲線，結果如圖5所示，其中，上式中:Qt為吸附量(mg/g)，C〇為吸附前溶液中羅丹明 B的濃度(mg/L)，Ce為吸附后溶液中的濃度(mg/L)，V為溶液體積(L)，W為催化劑質量(g)。從 圖5可W看出，改性后的Ti化/Si〇2-MPTS對羅丹明B的最大吸附量可達到36.8mg/g，大大超過 了改性前Ti〇2/Si〇2的吸附量6.25mg/g。
[0067] (2)pH值的影響
[0068] 取一系列50mL羅丹明B初始濃度為40mg/L的溶液于具塞錐形瓶中，分別加入0.05g 實施例3的Ti化/Si〇2-MPTS和0.05g改性前的TW2^i〇2催化劑，于不同抑條件下，恒溫振蕩 祉，待吸附達到平衡后，取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測定上清液中羅丹明B的濃度， 求出吸附量，并繪制出吸附量與抑值的關系曲線，見圖6,由圖6可知，Ti〇2/SiO擁羅丹明B的 吸附與Ti化/Si〇2-MPTS呈現不同的規律:Ti〇2/Si化對RhB的最大吸附抑=5最大，當抑值超 過5W后，吸附去除率開始下降；而Ti化/Si〇2-MPTS對羅丹明B的吸附在所取pH值范圍內隨著 溶液抑值的增大而增大，當pH值超過5W后基本保持不變。利用實施例3制備的Ti化/Si〇2- MPTS和改性前的Ti化/Si〇2進行羅丹明B的吸附-光催化降解去除實驗：
[0069] 取兩份450mL羅丹明B初始濃度為lOOmg/L的溶液分別置于具塞錐形瓶中，調節溶 液pH為5，其中一份溶液中加入0.45g實施例3的Ti化/Si〇2-MPTS，另一份溶液中加入0.45g改 性前的Ti化/Si〇2催化劑，恒溫振蕩化，待吸附達到平衡后，開啟紫外光源照射化，進行光催 化降解實驗。從實驗開始到實驗結束，間隔一定時間取出溶液，并用高速離屯、機離屯、后，測 定上清液中羅丹明B的濃度，根據式
求出去除率，結果如圖7所示。
[0070] 從圖7可W看出，Ti〇2/Si〇2-MPTS和改性前的Ti化/Si〇2對羅丹明B的去除率分別為 97.7%和30.7%，說明改性后的Ti化/Si〇2-MPTS對羅丹明B的吸附-光催化降解去除能力得 到明顯的提升，運是由于Ti化/Si〇2-MPTS分子中的-甜基團通過靜電引力、化學鍵作用富集 水體中的羅丹明B分子，從而能夠大大提高TTi〇2/Si化-MPTS對水體中羅丹明B的吸附能力。
[0071] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的 實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可W做出其 它不同形式的變化或變動。運里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而運些屬于本發 明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。
【主權項】
1. 一種改性Ti化/Si〇2復合催化劑，其特征在于:其化學結構式為：2. -種權利要求1所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:包括如下步 驟： 步驟1，利用溶膠-凝膠法制備Ti化/Si〇2復合催化劑； 步驟2,將步驟1的Ti化/Si〇2復合催化劑加入到丫 -琉丙基Ξ甲氧基硅烷和N，N-二甲基 甲酯胺的混合溶液中，在一定溫度下冷凝回流并持續攬拌數小時，濾得粗顆粒，然后W甲苯 為提取劑在索氏提取器中進行提取，最后將提取物經過洗涂、烘干處理即得到改性復合催 化齊 ijTi〇2/Si 化-MPTS。3. 根據權利要求2所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:步驟1中，所 述Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法具體包括如下步驟:將lOmL鐵酸正下醋、5mL娃酸乙醋和 45mL無水乙醇混合，配置成A混合液;將一定量濃度為Imol/L的HN化、一定量體積濃度為3 % 的HF和12mL無水乙醇混合，配置成B混合液;邊攬拌邊將B混合液逐滴加入到A混合液中，形 成均勻溶膠，烘干后得到干凝膠，將干凝膠經過洗涂、烘干和般燒處理即可得到Ti化/Si〇2復 合催化劑。4. 根據權利要求3所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:所述HN化的 加入量為6~12mL，所述HF的加入量為2~5mL。5. 根據權利要求3所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:所述般燒溫 度為300~700°C。6. 根據權利要求2所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:步驟2中，對 于每Ig Ti〇2/Si化復合催化劑，所述丫-琉丙基Ξ甲氧基硅烷的加入體積為0.5~2ml，所述 N，N-二甲基甲酯胺的加入體積為10~15ml。7. 根據權利要求2所述改性Ti化/Si〇2復合催化劑的制備方法，其特征在于:步驟2中，所 述Ti化/Si〇2復合催化劑與丫-琉丙基Ξ甲氧基硅烷和N，N-二甲基甲酯胺的混合液在60~90 °C下進行反應。
【專利摘要】本發明公開了一種改性TiO2/SiO2復合催化劑，還公開了上述改性復合催化劑的制備方法。本發明的改性TiO2/SiO2復合催化劑能夠大大提高催化劑對水體中染料分子的富集能力，從而提高了對染料廢水(尤其是含羅丹明B的廢水)的光催化降解能力，因此本發明的改性催化劑對高濃度的染料廢水也具有很好的處理效果，即使復合催化劑中SiO2的加入比例不高，也不會過多影響復合催化劑對水中污染物的富集效果；另外，本發明的制備方法原料易得、成本低、反應條件溫和且對環境無污染。
【IPC分類】B01J31/38
【公開號】CN105689004
【申請號】CN201610038802
【發明人】楊漢培, 傅小飛, 高照, 郭潤強, 朱鴻宇, 涂艷梅, 孫慧華, 崔素珍
【申請人】河海大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年1月20日