第8期 阙再青等：水热法从含钛电炉熔分渣中制备纳米片状结构二氧化钛光催化剂 ·937· 200nm 200m 图10不同碱液浓度下生成的二氧化钛产物的扫描电镜照片.(a)6mlL-l:(b)9molL1 Fig.10 SEM images of TiO prepared at different alkaline solution concentrations:(a)6 mol-L:(b)9mol-L 2.5二氧化钛产物的光催化性能研究 的都是纯物质，未见以电炉熔分渣来制备纳米片状 将从含钛电炉熔分渣中提取得到的纳米片状结 结构二氧化钛光催化剂的报道.通过纯物质制备的 构二氧化钛作为光催化剂，进行光降解甲基蓝的实 二氧化钛纳米线在和本光催化实验相同的条件下， 验，得到图11甲基蓝降解率随光照时间变化的曲 90min后甲基蓝的降解率为80%~90%0u.本 线.光催化性能实验所用的二氧化钛是在水热反应 文以水热法从电炉熔分渣中制备的纳米片状结构二 时间分别为18和24h、水热温度为180℃及氢氧化 氧化钛光催化剂在氙灯光照90min后甲基蓝的降 钠溶液浓度为12molL-的条件下制备的.由图11 解率达到了81.1%，与由纯物质制得的二氧化钛纳 可以看出，在二氧化钛降解甲基蓝的前60min,甲基 米线效果相近 蓝的降解速度迅速提高，之后逐渐减慢.以水热反 3结论 应时间为24h的二氧化钛作为光催化剂，反应 90min后甲基蓝的降解率达到81.1%：而以水热反 采用水热法成功地从电炉熔分渣中制备出较高 应时间为18h的二氧化钛作为光催化剂，反应 纯度的纳米片状结构二氧化钛光催化剂.本文探讨 90min后甲基蓝的降解率仅为67.5%.前文已探讨 了水热反应时间、水热温度以及碱液浓度对二氧化 了水热反应时间、水热温度以及碱液浓度对二氧化 钛产物分离提取的影响.结果表明：随着水热反应 钛产物分离提取的影响，在最佳条件下制备得到的 时间由12h延长到24h,水热温度从140℃提高到 二氧化钛纯度更高、结晶情况更好和形貌更趋近于 180℃，氢氧化钠溶液浓度由6mol·L-1提高到 纳米片状结构，因此光催化性能更好.图11说明在 12molL,制备得到的二氧化钛纯度更高、结晶情 最佳条件下从含钛电炉熔分渣水热制备得到的纳米 况更好及形貌更趋近于纳米片状结构.水热法处理 片状结构二氧化钛可以有效地降解甲基蓝 电炉熔分渣的最佳反应条件是：水热温度高于 90 180℃，水热反应时间大于24h,碱液浓度达到 -4-18h 12molL-1.以最佳反应条件下制备得到的纳米片 70 --24h 状结构二氧化钛为光催化剂，90mim后甲基蓝的降 50 解率可以达到81.1%，表明其具有良好的光催化性 能。该方法实现了“以废治废”的目的，为含钛电炉 查30 熔分渣的综合利用提供了一条新的途径. 10 参考文献 -10 20 4060 80100 [1]Adachi M,Murata Y,Harada M,et al.Formation of titania nano- 时向/min tubes with high photo-catalytic activity.Chem Lett,2000,29(8): 图11甲基蓝的降解率随时间的变化 942 Fig.11 Degradation rate change of methyl blue with time 2] Shaw D J.Introduction to Colloid and Surface Chemistry.London: Butterworths,1970 目前针对二氧化钛作为光催化剂的研究非常 B3]Turkdogon ET.Physical Chemistry of High Temperature Technolo- 多，但绝大多数二氧化钛光催化剂制备的原料采用 gy.New York:Academic Press,1980第 8 期 阙再青等: 水热法从含钛电炉熔分渣中制备纳米片状结构二氧化钛光催化剂 图 10 不同碱液浓度下生成的二氧化钛产物的扫描电镜照片． ( a) 6 mol·L － 1 ; ( b) 9 mol·L － 1 Fig． 10 SEM images of TiO2 prepared at different alkaline solution concentrations: ( a) 6 mol·L － 1 ; ( b) 9 mol·L － 1 2. 5 二氧化钛产物的光催化性能研究 将从含钛电炉熔分渣中提取得到的纳米片状结 构二氧化钛作为光催化剂，进行光降解甲基蓝的实 验，得到图 11 甲基蓝降解率随光照时间变化的曲 线． 光催化性能实验所用的二氧化钛是在水热反应 时间分别为 18 和 24 h、水热温度为 180 ℃ 及氢氧化 钠溶液浓度为 12 mol·L － 1 的条件下制备的． 由图 11 可以看出，在二氧化钛降解甲基蓝的前 60 min，甲基 蓝的降解速度迅速提高，之后逐渐减慢． 以水热反 应时 间 为 24 h 的二氧化钛作为光催化剂，反 应 90 min后甲基蓝的降解率达到 81. 1% ; 而以水热反 应时 间 为 18 h 的二氧化钛作为光催化剂，反 应 90 min后甲基蓝的降解率仅为 67. 5% ． 前文已探讨 了水热反应时间、水热温度以及碱液浓度对二氧化 钛产物分离提取的影响，在最佳条件下制备得到的 二氧化钛纯度更高、结晶情况更好和形貌更趋近于 纳米片状结构，因此光催化性能更好． 图 11 说明在 最佳条件下从含钛电炉熔分渣水热制备得到的纳米 片状结构二氧化钛可以有效地降解甲基蓝． 图 11 甲基蓝的降解率随时间的变化 Fig． 11 Degradation rate change of methyl blue with time 目前针对二氧化钛作为光催化剂的研究非常 多，但绝大多数二氧化钛光催化剂制备的原料采用 的都是纯物质，未见以电炉熔分渣来制备纳米片状 结构二氧化钛光催化剂的报道． 通过纯物质制备的 二氧化钛纳米线在和本光催化实验相同的条件下， 90 min 后甲基蓝的降解率为 80% ～ 90%［10--11］． 本 文以水热法从电炉熔分渣中制备的纳米片状结构二 氧化钛光催化剂在氙灯光照 90 min 后甲基蓝的降 解率达到了 81. 1% ，与由纯物质制得的二氧化钛纳 米线效果相近． 3 结论 采用水热法成功地从电炉熔分渣中制备出较高 纯度的纳米片状结构二氧化钛光催化剂． 本文探讨 了水热反应时间、水热温度以及碱液浓度对二氧化 钛产物分离提取的影响． 结果表明: 随着水热反应 时间由 12 h 延长到 24 h，水热温度从 140 ℃ 提高到 180 ℃，氢氧化钠溶液浓度由 6 mol·L － 1 提 高 到 12 mol·L － 1 ，制备得到的二氧化钛纯度更高、结晶情 况更好及形貌更趋近于纳米片状结构． 水热法处理 电炉熔分渣的最佳反应条件是: 水 热 温 度 高 于 180 ℃，水热反应时间大于 24 h，碱 液 浓 度 达 到 12 mol·L － 1 ． 以最佳反应条件下制备得到的纳米片 状结构二氧化钛为光催化剂，90 min 后甲基蓝的降 解率可以达到 81. 1% ，表明其具有良好的光催化性 能． 该方法实现了“以废治废”的目的，为含钛电炉 熔分渣的综合利用提供了一条新的途径． 参 考 文 献 ［1］ Adachi M，Murata Y，Harada M，et al． Formation of titania nano￾tubes with high photo-catalytic activity． Chem Lett，2000，29( 8) : 942 ［2］ Shaw D J． Introduction to Colloid and Surface Chemistry． London: Butterworths，1970 ［3］ Turkdogon E T． Physical Chemistry of High Temperature Technolo￾gy． New York: Academic Press，1980 ·937·