不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土的制备及其光催化活性研究

本文分别采用阴离子、非离子、阳离子三种不同类型的表面活性剂对河北蒙脱石进行改性修饰,并以酞酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法（Sol-gel）制备了不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土催化剂.用X射线粉末衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段表征了催化剂的微观结构,以2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-trichlorophenol, TCP）和甲基橙染料的吸附、降解为模型反应,考察了改变溶胶和表面活性剂的不同添加顺序对阳离子表面活性剂所修饰的催化剂性质的影响,以及不同类型的表面活性剂修饰所得的催化剂的光催化活性.实验结果表明,通过添加不同的表面活性剂能够不同程度地改变柱撑粘土的BET比表面积,并使其对不同目标污染物具有不同的吸附能力和光催化活性.阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS）修饰的TiO2柱撑粘土具有较好的光催化活性,其次是非离子表面活性剂聚乙烯醇（PVA）修饰的TiO2柱撑粘土,而阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）修饰的柱撑粘土光催化活性较差.     

不同产地矿物对有机-钛柱撑蒙脱石复合材料光催化活性的影响

以钛酸丁酯为前驱体,采用醋酸为酸催化剂制备TiO2溶胶,将制备的溶胶分别加入经表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性的河北、临安、安吉、内蒙古膨润土中,制备有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂,并对其进行XRD、SEM、BET表征。结果表明,TiO2插入了膨润土层间,并以锐钛矿型的晶形存在,制备的复合光催化剂仍有较好的层状结构,其比表面积均比相对应的不同产地的膨润土的比表面积大。以甲基橙为目标污染物,考察了有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂的吸附性能和光催化活性,发现所制备的复合光催化剂具有较好的光催化活性,而且用不同的膨润土合成的催化剂的光催化活性差别很大。膨润土的化学组成和层状结构上的差异是复合催化剂吸附性能和光催化活性差别的主要原因。其中有机-钛柱撑临安膨润土复合光催化剂的光催化活性最好。     

掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料的吸附和光催化性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基二甲基溴化铵对临安膨润上进行改性修饰，以钛酸丁酯和K2P1Cl6为前驱体，利用掺有小同量铂的TiO2溶胶对改性膨润土进行反应，制得一系列掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料。测定了复合材料的BET比表面积，利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量分散光谱（EDS）等手段对其微观结构进行了表征。以甲基橙染料为目标污染物，考察了复合材料的吸附能力和光催化活性。实验结果表明，掺铂的有机-钛柱撑膨润土复合材料比未掺铂的复合材料具有较好的层状结构，且对甲基橙的吸附能力较佳。由于铂能够充当捕获载流子的陷阱，能够有效抑制TiO2光生电子-空穴的复合，所以掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料具有更好的光催化性能，其中掺铂量为0．2％的复合材料的光催化活性最佳，对甲基橙的降解效果最好。     

制备方法对纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石结构和性能的影响

分别通过离子交换方法和离子交换-水热法制备纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石,利用XRD、DSC-TG、N2吸附-脱附等方法对材料进行结构特征与性能的表征。实验结果表明,传统的离子交换方法可使制备的钛柱撑蒙脱石比表面积、孔体积增大;离子交换-水热法可使TiO2介孔柱撑蒙脱石中锐钛矿晶型更好,晶粒变大,柱撑蒙脱石结构更稳定,而且水热的温度越高,所需反应时间越短,锐钛矿的晶型更好,发育更完善。     

微波处理TiO2柱撑蒙脱石的光催化性能

采用微波处理方法合成了TiO2结晶体柱撑蒙脱石光催化材料,采用XRD、BET吸附和降解甲基橙实验分析了柱撑蒙脱石的结构、锐钛矿金红石晶相比例、比表面积和光催化性能。结果证实,微波功率与辐照时间等条件将影响材料的结构与性能;与传统加热方式比较,微波处理可获得锐钛矿相含量高的混晶TiO2;该TiO2柱撑蒙脱石具备优异的光催化性能。     

TDTMA+-柱撑蒙脱石吸附硝基苯的实验研究

以阳离子表面活性剂(十四烷基三甲基溴化铵,TDTMBA)为柱撑剂,在不同浓度条件下(0.2 CEC～2.5 CEC)制备了一系列柱撑蒙脱石,并通过XRD对有机蒙脱石进行表征,研究季铵盐离子在层间的排列结构.同时针对TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附进行研究.实验结果表明,吸附去除率受硝基苯的初始浓度、反应时间等因素的影响,而与pH值没有太大的关系.经过柱撑改性后,粘土对硝基苯的吸附能力较原土有了明显的提高.随着层间柱撑浓度的增大,柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附量也增大.另外钙基蒙脱石和平卧双层,倾斜单层以及倾斜双层的结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符Freundlich和Langmuir等温方程,假三层结构的TDTMA -柱撑蒙脱石对硝基苯的吸附等温线符合Linear等温方程,这表明前者是以表面吸附为主,后者是以分配作用为主.     

静电自组装制备斜发沸石负载纳米TiO2吸附及光催化降解甲基橙染料研究

为了实现纳米TiO2的固定化负载,提高材料对污染物的光催化效率,采用静电自组装方法制备了天然斜发沸石负载纳米TiO2光催化材料。采用硅烷偶联剂(OCH3)3Si(CH2)3SH干法改性斜发沸石,采用30%H2O2/HOAc氧化剂将偶联剂巯基基团(—SH)氧化为易电离的磺酸基基团(—SO3H),带负电荷的沸石与钛聚合阳离子在静电引力的作用下自发地组装在一起,经一定温度的焙烧得到斜发沸石负载纳米TiO2光催化材料。采用XRD和SEM对材料进行分析和表征,采用甲基橙染料评价材料的吸附和光催化性能,结果表明:沸石负载纳米TiO2对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用,静电自组装方法制备的材料的光催化性能较传统方法有所提高。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解亚甲基蓝的实验研究

采用TiCl4水解法制备钛柱化剂与钠蒙脱石离子交换后,自然风干、焙烧得到具有稳定层结构、大晶面间距(2.26 nm)和大比表面积(285.7 m2/g)的钛柱撑蒙脱石(Ti-PILM)。用制备的Ti-PILM对亚甲基蓝(MB)进行紫外光作用下的光催化降解实验,并与层结构不规则的Ti-PILM在相同条件下对MB的光催化效果进行对比,研究MB的初始浓度、Ti-PILM投放量、pH对光催化降解效果的影响。结果表明,室温条件下,降解时间120 min,当Ti-PILM投样量等于2 g/L,MB初始浓度为50 mg/L,pH为7时,Ti-PILM对MB降解速度最高。与纳米TiO2不同,Ti-PILM对MB的降解率和降解初速率与MB在其表面的吸附行为密切相关。     

无机—有机柱撑蒙脱石对苯酚的吸附

分别用无机－有机改性柱撑蒙脱石对苯酚进行吸附试验,研究它们吸附苯酚的适宜条件圾吸附等温线（２５℃）,结果表明,用表面活性剂改性的柱撑蒙脱石,能大幅度提高对苯酚的吸附能力,柱撑蒙脱石对苯酚的吸附能力主要取决于改性粘土吸附剂的微孔结构和表面组分,而不仅仅依赖于表面积,经５００℃高温灼烧后柱撑蒙脱石柱结构及层间距（１．８３ｎｍ）稳定,因而柱撑蒙脱石可再生循环使用,是一种潜在的吸附环境污染物的物质。     

镍铝基柱撑蒙脱石的制备及孔道结构研究

以钠基蒙脱石为原料,采用共聚法合成镍铝柱化剂,利用离子交换法制备镍铝基柱撑蒙脱石。通过研究不同镍铝物质的量比例和不同NaOH的量对柱撑蒙脱石制备的影响,并对其孔道结构进行探讨。XRD结果表明,当镍铝物质的量比为1∶6、加入75mlNaOH时,可得到(001)面网层间距达1.8940nm的镍铝基柱撑蒙脱石。FT-IR显示,镍铝基聚合羟基阳离子进入蒙脱石层间,柱撑蒙脱石的基本结构并未发生改变。对柱撑前后蒙脱石的比表面积和孔径结构进行分析,发现镍铝基柱撑蒙脱石比表面积为169.68m2/g,平均孔径为4.120nm,说明镍铝基柱撑蒙脱石具有较大的比表面积,较小且均匀的孔径分布,是一种合适的催化和吸附材料。     

氧化铬柱支撑蒙脱石的制备研究

以浙江和新疆的膨润土为原料合成了氧化铝柱支撑蒙脱石,成柱溶液以Na2CO3为碱水解铝盐溶液制得。因为制备含有大聚羟基铬阳离子的成柱溶液是获得具有大的基面间距的柱支撑粘土的关键,我们详细研究了CO32-／Cr3＋值、水解温度和水解时间对所得柱支撑蒙脱石性质的影响。聚羟基铬阳离子通过阳离子交换引入蒙脱石,所得产物用X射线衍射分析和BET氮比表面等方法研究。所得氧化铝柱支撑蒙脱石（简称Cr－mont）的基面间距为2．55nm,BET氮比表面积为190～230m2／g。     

柱撑蒙脱石吸附水中硫酸根离子的实验研究

在实验条件下，制备了两种柱撑蒙脱石，用X射线衍射分析和BET N2比表面积分析对其进行了表征，并对水中的硫酸根离子进行了吸附试验，通过正交实验研究了柱撑蒙脱石对水中硫酸根离子的吸附率、吸附容量及其与硫酸根离子初始浓度、PH值、吸附时间等因素间的关系，确定了它们吸附硫酸根离子的适宜条件，并与钠蒙脱石对水中硫酸根离子的吸附情况进行了对比。在此基础上初步探讨了吸附的机理，认为A13及Al2O3柱撑蒙脱石具有很强的吸附硫酸根离子的能力，在pH分别为4和5时硫酸根离子去除效果最好。     

氧化铬-铝混杂柱支撑蒙脱石的制备和性能

以浙江和新疆的膨润为原料合成了氧化铬－铝混杂柱支撑蒙脱石。分别用铝盐及铬盐溶液,经碱水解生成的聚羟基铬－铝混杂阳离子的成柱溶液,聚羟基铬－铝混杂阳离子通过阳离子交换引入蒙脱石,所得产物的性质用Ｘ射线衍射、热分析、红外光谱和ＢＥＴ比表面及孔径分布测量等方法研究并与氧化铬柱支撑脱石（简称铬蒙脱石）的性能进行比较,所得氧化铬－铝混杂柱支撑蒙脱石（简称铬－名蒙脱石）,其基面间距较高（２．１ｎｍ＾２／ｇ,这     

Determination of point of zero charge of PILCS with single and mixed oxide pillars prepared from Tunisian-smectite

Different pillared interlayer clays (PILCs) with single oxide pillars of Cr and Al and mixed oxide pillars of these metals have been prepared from a Tunisian purified smectite (Hp): Several Al/metal, OH/metal and metal/clay ratios were used in order to investigate the effect on the chemical and physical properties, specifically the point of zero charge of the synthesized pillared clays. These chromium pillared clays compounds at n meq (Nitrate) and at n meq (Chlorite) are noted pillared clay and pillared clays \(Hp(20,40,60)_{NO_3 } \) and Hp(20,40,60)_Cl. The structure of the pillared materials are studied by XRD and cationic exchange capacity, the textural property are investigated by the specific surface area S_BET. The acid-base chemistry “surface acidity” of these products was analysed by using acid-base potentiometric in order to determine the PZC of each sample. The resulting materials exhibited basal spacings in the range of 13.96–21.13 Å, with high surface areas (10.58–198 m² g^?1). Pillared clays prepared from Tunisian purified smectite showed an increase of basal spacings and surface areas. A relatively strong interaction between metal and aluminium in the pillars was observed. The samples are studied by acid-base potentiometric. This experimental method is used to determine the point of zero charge (PZC). The PZC values of the edge sites are 8.2 for Tunisian purified smectite and 6.8; 5.9; 5.19; 6.84; 5.86; 5.73; 6.78; 7.56 for the differents samples respectively: \(Hp(20,40,60meq)_{NO_3 } \) Hp(20,40,60meq)_Cl; Hp-Cr/Al; Hp-Al.     

SO4^2-改性铁铝复合层柱粘土的制备及其催化性能研究

由共聚法制得的铁铝复合交联剂交换钠基蒙脱石层间的水合钠离子,再经SO42-改性处理制备了铁铝复合层柱粘土固体超强酸催化剂.利用xRD、FT-IR和BET法对催化剂的结构进行了表征.以乙酸正丁酯的合成反应为探针反应对催化剂的活性进行了测试.通过正交实验确定了铁铝复合交联粘土SO42-改性最佳工艺条件.研究了催化剂对探针反应的选择性及重复使用情况.结果表明:在由实验确定的最佳改性工艺条件下,乙酸的转化率达92.2%,反应中无副产物产生,催化剂具有较好的重复使用性能.