溶膠-凝膠-微波法制備銀摻雜TiO2光催化劑及其光催化性能

盧月潔，王 鑫，畢先均

(云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650500)

催化劑制備與研究

溶膠-凝膠-微波法制備銀摻雜TiO2光催化劑及其光催化性能

盧月潔，王 鑫，畢先均*

(云南師范大學 化學化工學院，云南 昆明 650500)

用硝酸銀和鈦酸正丁酯為原料，采用溶膠-凝膠-微波輻射干燥法合成銀摻雜TiO2光催化劑TiO2-Ag。為了提高催化劑的光催化活性和降解有機污染物的速率，用微波輔助TiO2-Ag光催化劑降解有機污染物。通過掃描電子顯微鏡、紅外光譜法、紫外可見光譜法和熒光光譜法對TiO2-Ag催化劑進行測試和表征。以甲基橙為有機污染物，分別在太陽光照射和微波、紫外、紫外-微波條件下降解甲基橙以考察催化劑的光催化活性。結果表明，TiO2-Ag光催化劑最佳制備條件為：銀摻雜量n(Ag+)∶n(Ti4+)=0.003，離子液體用量3.0 mL，微波干燥功率210 W，微波干燥時間20 min，焙燒溫度650 ℃，焙燒時間3 h，此條件下制備的TiO2-Ag光催化劑在太陽光照射4 h下，紫外光照、微波輻射和紫外光照-微波輻射分別輻射55 min后，甲基橙降解率分別為98.70%、98.79%和99.05%。

催化化學；銀摻雜；TiO2光催化劑；微波增強效應；光催化活性

由于TiO2具有成本低、化學穩定性好、安全無毒和無二次污染的優點，廣泛應用于降解有機污染物、除臭、殺菌和光電轉換等。但TiO2具有較寬的禁帶寬度，只能吸收波長小于387 nm的短波長紫外光。而且該波長的太陽光以輻射的方式達到大氣層后大部分部分受到阻擋返回宇宙，少部分(4%)透過大氣層被地球上的物質利用，太陽能被利用的效率非常低。紫外光激發下，TiO2催化劑在礦化污染物和分解水制氫等方面表現出較高的催化活性[1-2]。TiO2光催化劑對可見光的響應性差，極大制約了推廣和實際應用[3]。摻雜TiO2光催化劑可以降低電子-空穴在其表面的復合幾率，從而擴寬TiO2光催化劑對紫外可見光的吸收范圍，提高TiO2的催化活性[4]。在常規制備方法中，銀的摻雜被認為是可以提高TiO2對可見光響應的有效方法之一[5]。因為銀離子有殺菌效果、銀摻雜可以擴寬光吸收光譜、不容易產生抗藥性，通過銀離子摻雜TiO2，不但可以有效阻止光催化反應時電子-空穴對的復合，還可以實現銀離子與納米TiO2的協同抗菌作用[6]。

本課題組[7-12]曾在微波輻射條件下，考察不同金屬和非金屬摻雜對TiO2催化性能的影響，得到了較好的實驗結果。本文采用溶膠-凝膠-微波輻射干燥法制備銀摻雜TiO2光催化劑TiO2-Ag，考察微波輻射條件下銀摻雜對TiO2光催化劑催化性能的影響，通過微波助紫外降解有機污染物甲基橙，通過反應條件優化獲得制備TiO2-Ag光催化劑最佳條件，進一步提高TiO2光催化劑的光催化降解活性。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和儀器

六氟磷酸鉀，分析純；溴代正丁烷，化學純；N-甲基咪唑，分析純；鈦酸丁酯，分析純；硝酸銀，分析純；無水乙醇，分析純；濃硝酸；甲基橙；超純水。

XH-100A型微波催化合成/萃取儀、XH-300UL電腦微波超聲波組合催化合成儀，北京祥鵠科技發展有限公司；美的家用微波爐，廣東美的微波爐制造有限公司；DZF-6030A型真空干燥箱，上海恒科科技有限公司；SX-4-10型高溫箱式電阻爐，長沙市華興電爐廠；自制光催化裝置-GGZ2300Z型高壓汞燈，上海亞明電器股份公司；HC-2064高速離心機，科大創新股份有限公司中佳分公司；Ten Sor27型紅外光譜，德國布魯克公司；F-4600熒光光譜儀，日本日立公司；TU-1901型紫外-可見分光光度計，北京譜析通用儀器有限責任公司；722N型可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司。

1.2 銀摻雜TiO2光催化劑制備

將一定量N-甲基咪唑和溴代正丁烷置于微波催化合成/萃取儀中，微波功率500 W條件下反應2 h后得到溶液A；將一定量六氟磷酸鉀溶液加入溶液A攪拌一定時間，得到1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([Bmim]PF6)離子液體；在250 mL燒杯中加入一定量無水乙醇、離子液體和鈦酸正丁酯得到溶液B。再取一定量的硝酸銀溶液緩慢滴加到溶液B中均勻攪拌1 h，真空抽濾，洗滌后制得銀摻雜TiO2溶膠C。將溶膠C放入微波爐干燥一定時間后，馬弗爐650 ℃焙燒3 h，即可制得不同銀摻雜量的x%TiO2-Ag光催化劑(x為Ag的物質的量分數)，置于干燥器中備用。

1.3 光催化活性測試[7-12]

紫外光光催化活性測試：量取50.0 mL濃度為10.0 mg ·L-1甲基橙溶液于250 mL燒杯中，加入0.5 g TiO2-Ag催化劑，分別置于自組裝反應儀和電腦微波超聲波組合催化合成儀中進行光催化降解活性實驗。在每種反應儀中都分別用紫外光照(UV)、微波輻射(MW)和紫外光照-微波輻射(UV-MW)照射一定時間后取樣，離心分離(4 000 r·min-1離心20 min)后，取上層清液，用可見分光光度計在最大吸收波長(462 nm) 處測定吸光度A，計算甲基橙降解率η：

式中，A0和A分別為甲基橙降解前后的吸光度。

可見光光催化活性測試：將甲基橙溶液放入燒杯，加入一定量光催化劑，將其置于昆明市呈貢區云南師范大學校園內的合適地方，在12:00至16:00的太陽光下照射后，每間隔30 min取樣，參照以上分析步驟計算甲基橙降解率。空白實驗表明，在沒有催化劑只有光照情況下，甲基橙溶液濃度不變；在有催化劑存在而無光照的情況下，室溫下放置相同時間后，甲基橙溶液濃度也無明顯變化。

1.4 紫外可見和熒光測試

紫外可見測試：以甲基橙作為有機污染物，在紫外和可見光照射條件下，考察降解時間對TiO2-Ag光催化降解活性的影響，即可得到隨時間變化的UV-Vis譜圖。

熒光測試：對苯二甲酸可以與TiO2表面的羥基自由基反應生成 2-羥基對苯二甲酸，利用探針物質具有特征熒光的對苯二甲酸，檢測TiO2-Ag光催化反應時產生的羥基自由基[13]。熒光強度越大，表明以TiO2-Ag為光催化劑的對苯二甲酸光催化體系產生了更多的羥基自由基。

2 結果與討論

2.1 銀摻雜量

在離子液體加入量3.0 mL、微波干燥功率210 W、微波干燥時間20 min、焙燒溫度650 ℃、焙燒時間3 h及紫外降解時間55 min條件下，考察銀摻雜量對TiO2-Ag光催化活性的影響，結果見圖1。

圖 1 銀摻雜量對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 1 Influence of n(Ag+)∶n(Ti4+) on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

從圖1可以看出，隨著銀摻雜量的增多，甲基橙降解率先升后降，n(Ag+)∶n(Ti4+)= 0.003時，甲基橙降解率達到極大值，為97.80%，TiO2-Ag具有較高的光催化活性。這可能是因為少量銀摻入，可進入到TiO2晶格中產生雜質能級，使TiO2禁帶寬度減小，能吸收光的范圍變寬，從而光催化活性增加；并且銀與TiO2可能產生協同作用，銀影響了光生-電子的復合，使TiO2的光催化性能被改善，促進甲基橙的降解。

2.2 制備條件

通過3水平7因素的正交表L18(37)做3水平6因素的正交實驗，得到最佳反應條件：n(Ag+)∶n(Ti4+)=0.003，離子液體用量3 mL，微波干燥功率210 W，微波干燥時間20 min，焙燒溫度650 ℃，焙燒時間3 h。分別改變離子液體用量、微波干燥功率、微波干燥時間、焙燒溫度和焙燒時間，以進一步驗證制備條件對TiO2-Ag光催化活性的影響。

2.2.1 離子液體加入量

離子液體加入量對TiO2-Ag光催化活性的影響見圖2。

圖 2 離子液體加入量對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 2 Influence of ionic liquid amounts on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

由圖2可以看出，甲基橙降解率隨著離子液體加入量的增加先升后降，當離子液體用量為3.0 mL時，甲基橙降解率達到極大值。主要原因為離子液體量增加時，催化劑可以均勻成核，比表面積大，增大催化劑與甲基橙溶液的接觸面積，催化劑表面羥基數目多，有利于光催化降解活性提高。

2.2.2 微波干燥功率和干燥時間

微波干燥功率和干燥時間對TiO2-Ag光催化活性的影響見圖3～4。由圖3和圖4可以看出，甲基橙降解率隨著微波干燥功率的增加先升后降，微波干燥功率210 W時，甲基橙降解率達到極大值。可能原因是微波干燥功率過低時，催化劑表面的水分子得不到去除，使晶化度降低，顆粒大小不均勻，活性減小；微波干燥功率過大時，催化劑表面的水分子快速消除后發生燒結，使催化劑比表面積下降，降低了光催化效率。同樣，甲基橙降解率隨微波干燥時間的延長先升后降，微波干燥時間20 min時，甲基橙降解率達到極大值。微波干燥時間太短，催化劑表面的水分子沒有干燥完全，但干燥時間太長，團聚程度增加，催化劑催化活性反而降低[14]。

圖 3 微波干燥功率對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 3 Influence of microwave drying power on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

圖 4 微波干燥時間對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 4 Influence of microwave drying time on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

2.2.3 焙燒溫度和焙燒時間

焙燒溫度和焙燒時間對TiO2-Ag光催化活性的影響見圖5～6。由圖5和圖6可以看出，甲基橙降解率隨焙燒溫度增加先升高后降低，焙燒溫度為650 ℃時，甲基橙降解率達到極大值；同樣，甲基橙降解率隨焙燒時間延長先升后降，焙燒時間3.0 h時，甲基橙降解率達到極大值。焙燒溫度增加可以提高催化劑結晶度，但同時也使催化劑的晶粒和表面積不斷變大；過高溫度或者焙燒時間太長使催化劑的晶型發生轉變，而且不利于羥基的形成，催化活性反而降低[14]。

圖 5 焙燒溫度對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 5 Influence of calcination temperatures on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

圖 6 焙燒時間對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 6 Influence of calcination time on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

2.2.4 IR

不同離子液體用量制得的TiO2-Ag催化劑紅外光譜圖如圖7所示。

圖 7 不同離子液體用量制備的TiO2-Ag光催化劑IR譜圖Figure 7 IR spectra of TiO2-Ag photocatalysts prepared with different amounts of ionic liquid

從圖7可以看出，在(500～1 000) cm-1有Ti—O與Ti—O—Ti振動峰，1 350 cm-1有Ti—OH特征峰，1 632 cm-1和3 670 cm-1有TiO2表面的羥基自由基特征峰，1 350 cm-1有Ti—OH特征峰。當離子液體逐漸加入達到最佳量時，紅外光譜中的羥基自由基特征衍射峰強度達到最大，而且峰向長波長方向移動。適量的離子液體增加了TiO2-Ag表面的羥基自由基數目，由于羥基自由基是很重要的光催化氧化劑，因此，離子液體加入提高了催化劑對甲基橙的降解效率。但太多離子液體使TiO2表面出現氫鍵，讓催化劑表面羥基數目減少，降低催化劑對甲基橙的降解[15]。紅外光譜圖分析結果進一步證實了離子液體最佳用量為3.0 mL。

綜上可得制備TiO2-Ag光催化劑的最佳條件：n(Ag+)∶n(Ti4+)=0.003，離子液體用量3.0 mL，微波干燥功率210 W，微波干燥時間20 min，焙燒溫度650 ℃，焙燒時間3 h，與正交實驗結果一致，表明在最佳條件下制得的TiO2-Ag擁有較好的光催化性能。

2.3 反應時間

在電腦微波超聲組合催化合成儀中，分別考察MW、UV和UV-MW條件下，反應時間對TiO2-Ag光催化活性的影響，結果如圖8所示。

圖 8 反應時間對TiO2-Ag光催化活性的影響Figure 8 Influence of reaction time on photocatalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst

從圖8可以看出，甲基橙降解率隨反應時間的延長迅速增加，55 min時，MW、UV和UV-MW條件下降解率分別為4.63%、98.79%和99.05%。說明反應時間對TiO2-Ag降解活性有很大影響，時間越長，甲基橙降解率越高；并且微波與紫外共同存在時產生了協同作用，使UV-MW條件下的降解率始終比單一UV或MW條件下的高，微波輔助紫外能夠促進有機污染物的降解，從而提高TiO2-Ag光催化劑光催化效率。

為考察在最佳條件下制備的0.3%TiO2-Ag光催化劑在可見光下的光催化活性，在可見光下對甲基橙進行降解實驗，結果如圖9所示。從圖9可以看出，隨著太陽光照時間的延長，甲基橙降解率逐漸增大，光照時間4 h時，催化劑具有較高的光催化活性，甲基橙降解率達到98.70%，表明TiO2-Ag催化劑在可見光的照射下吸收波長發生紅移，對太陽能的利用率提高。即銀摻雜能夠提高TiO2可見光響應，使其光催化降解活性提高。

圖 9 0.3%TiO2-Ag在太陽光下催化活性Figure 9 Catalytic activity of TiO2-Ag photocatalyst doped with 0.3% Ag under sunlight

2.4 SEM

圖10為0.3%TiO2-Ag光催化劑的SEM照片。

圖 10 0.3%TiO2-Ag光催化劑SEM照片Figure 10 SEM image of TiO2-Ag photocatalyst doped with 0.3% Ag

從圖10可以看出，0.3%TiO2-Ag光催化劑粒子的形態為球形，晶粒尺寸是納米級，表明最佳條件制備的0.3%TiO2-Ag光催化劑粉末較細；表面有些粗糙，像長了許多毛毛包裹在TiO2表面，并在其表面形成一層薄薄的殼；團聚的程度小、粒徑小，表明比表面積大。這些均使TiO2-Ag催化劑能與有機污染物甲基橙充分接觸，更好地進行光催化降解反應，提高光催化降解活性。

2.5 UV-Vis

紫外可見光譜可以表征光吸收能力，取純TiO2和TiO2-Ag以50 mg·L-1超聲分散于超純水中，超聲振蕩2 h后在TU-1901型紫外-可見分光光度計上測定其紫外可見光譜，結果如圖11所示。

圖 11 純TiO2和TiO2-Ag光催化劑UV-Vis光譜Figure 11 UV-Vis spectra of pure TiO2and TiO2-Ag photocatalysts

從圖11可以看出，TiO2-Ag與純TiO2在(200～700) nm有較寬較強的吸收，但TiO2-Ag吸收強度大于純TiO2，且在銀摻雜量為0.3%時達到最大，具有最強的吸收，推測銀摻雜所制備TiO2-Ag可以擴寬在紫外和可見光區范圍的吸收，使摻雜型催化劑的光催化活性明顯提高。

以0.3%TiO2-Ag光催化劑為例，考察紫外光照條件下甲基橙的降解情況，結果如圖12所示。

圖 12 TiO2-Ag紫外降解甲基橙吸光度變化圖Figure 12 Absorbance change for UV degradation of methyl orange on TiO2-Ag photocatalyst

由圖12可知，在反應前15 min內甲基橙降解速率非常快，15 min后降解速率逐漸變得緩慢，反應55 min時，甲基橙降解率達到極大值98.79%。吸收峰在降解過程中逐漸向短波長的方向移動，表明降解不是一步完成，先是分解顯色基團，后轉化成其他物質[16]。

2.6 PL光譜

取一定量TiO2-Ag溶入對苯二甲酸和氫氧化鈉混合溶液攪拌均勻后，分別測定其在紫外光下降解不同時間后，溶液中對苯二甲酸與TiO2表面的羥基自由基反應生成2-羥基對苯二甲酸羥基的激發光譜和發射光譜，結果如圖13和圖14所示。測定過程中，監測以TiO2-Ag為光催化劑的對苯二甲酸光催化體系在425 nm的激發光譜，可以得到310 nm激發波長，而以TiO2-Ag為光催化劑在UV照射不同時間下的對苯二甲酸光催化體系，用310 nm激發的發射光譜，也可以在425 nm處找到最高峰。

圖 13 以TiO2-Ag為光催化劑的對苯二甲酸光催化體系在425 nm的激發光譜Figure 13 Excitation spectra of terephthalic acid photocatalytic system on TiO2-Ag photocatalyst at 425nm

圖 14 以TiO2-Ag為光催化劑在UV照射下的對苯二甲酸光催化體系用310 nm激發的發射光譜Figure 14 Emission spectra of terephthalic acid photocatalytic system excited by 310 nm UV irradiation on TiO2-Ag photocatalyst

從圖13可以看出，在紫外光區(200～380) nm有兩個強的寬譜帶，在約310 nm的峰強于245 nm的峰。由于TiO2的禁帶寬度較寬，只能吸收低于387 nm波長的光，所以紫外光區的光可以激發TiO2，最終選擇最佳激發波長為310 nm，使熒光光譜的強度最大。

從圖14可以看出，TiO2-Ag在經過紫外光持續照射降解甲基橙一定時間后，對苯二甲酸溶液約在425 nm熒光強度隨著光照時間的逐漸延長而相應增加。熒光強度的增加，反應生成的2-羥基對苯二甲酸增多，說明催化反應體系中生成了愈來愈多的羥基自由基，而羥基自由基是重要的光催化氧化劑，對催化降解反應起到重要作用，它能提高光催化降解效率，與文獻[17]一致。進一步表明，銀摻雜TiO2使催化劑表面羥基自由基增加，有利于TiO2-Ag光催化降解活性的提高。

3 結 論

(1) 采用溶膠-凝膠-微波輻射干燥法制備TiO2-Ag光催化劑最佳條件為：n(Ag+)∶n(Ti4+)=0.003，離子液體用量3 mL，微波干燥功率210 W，微波干燥時間20 min，焙燒溫度650 ℃，焙燒時間3 h。

(2) 銀摻雜制得TiO2-Ag光催化劑具有較高光催化活性，其在MW、UV和UV-MW條件下，反應55 min后，甲基橙降解率分別為4.63%、98.79%和99.05%；太陽光下降解4 h后，甲基橙降解率達到98.70%。

(3) 最佳條件下制得TiO2-Ag形態為球形，團聚少，平均粒子尺寸較小，容易與有機污染物接觸，擁有較高光催化活性。

(4) 紫外可見光譜和熒光光譜結果表明，少量銀摻雜可以提高TiO2催化劑在紫外和可見光區的吸收，催化劑表面羥基自由基增加有利于光催化降解活性的提高。

[1]任凌,楊發達,張淵明,等.氮摻雜TiO2光催化劑的制備及可見光催化性能研究[J].無機化學報,2008,24(4):541-546. Ren Ling,Yang FaDa,Zhang YuanMing,et al.Preparation and visible-light responsive photocatalytic activity of N-doped TiO2photocatalyst[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,2008,24(4):541-546.

[2]Wang J,Sun W,Zhang Z H,et al.Sonocatalytic degradation of methyl parathion in the presence of micron-size and nano-sized rutile titanium dioxide catalysts and comparison of their sonocatalytic abilities[J].Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2007,272(1):84-90.

[3]王巖,趙輝,張紀偉,等.氮摻雜TiO2可見光光催化研究進展[J].河南化工,2008,25(5):5-9. Wang Yan,Zhao Hui,Zhang Jiwei,et al.Research progress of visible light photocatalysis of nitrogen-doped TiO2[J].Henan Chemical Industry,2008,25(5):5-9.

[4]候苛山,鄭旭煦,李曉紅.氮摻雜二氧化鈦的制備及可見光催化研究進展[J].重慶工商大學學報(自然科學學報),2008,25(4):408-411. Hou Keshan,Zheng Xuxu,Li Xiaohong.Development of the preparation methods and doping mechanism of the nitrogen-doped TiO2[J].Journal of Chongqing Technology and Business(Natural Science Edition),2008,25(4):408-411.

[5]Mahshid S,Askari M,Sasani G M.Synthesis of TiO2nanoparticles by hydrolysis and peptization of titanium isopropoxide solution[J].Journal of Materials Processing Technology,2007,189(1/3):296-300.

[6]胡智學.銀鋅共摻雜納米TiO2的制備及光催化性能[J].云南化工,2012,39(6):10-12. Hu Zhixue. Preparation and photocatalytic activity of Ag-Zn Co-doped TiO2nanoparticles[J].Yunnan Chemical Technology,2012,39(6):10-12.

[7]孫婧,蔣文建,張桂琴,等.微波助離子液體中鋅摻雜納米TiO2的制備及微波強化光催化氧化活性[J].工業催化,2013,21(3):27-33. Sun Jing,Jiang Wenjian,Zhang Guiqin,et al.Preparation of Zn-doped nano-TiO2photocatalyst under microwave irradiation in ionic liquid and its microwave strengthen photocatalytic oxidation activity[J].Industrial Catalysis,2013,21(3):27-33.

[8]王雷清,李曼彎,畢先鈞.微波助離子液體中鈰摻雜TiO2光催化劑的制備及微波強化光催化活性[J].工業催化,2014,22(4):277-283. Wang Leiqing,Li Manwan,Bi Xianjun.Microwave assisted preparation of cerium doped TiO2photocatalyst in ionic liquid and microwave enhanced photocatalytic activity[J].Industrial Catalysis,2014,22(4):277-283.

[9]李曼彎, 張美, 畢先鈞.稀土元素Ce摻雜TiO2光催化劑的制備及微波強化光催化活性[J].工業催化,2015,23(12):986-990. Li Manwan,Zhang Mei,Bi Xianjun.Preparation of Ce-doped TiO2photocatalyst and its microwave enhanced photocatalytic activity[J].Industrial Catalysis,2015,23(12):986-990.

[10]Li Manwan,Zhang Mei,Bi Xianjun.Preparation of Y-Ce doped with TiO2photocatalyst in microwave ionic liquids and microwave enhanced photocatalytic activity[C]∥Advances in Computer Science Research-Management,Computer and Education Informatization.Paris:Atlantis Press,2015：532-535.

[11]Zhang Mei,Xu Yaling,Bi Xianjun.Study on microwave-hydrothermal and sol-gel method synthesis of Er- doped TiO2photocatalyst and its photo-chemistry performance[C]∥Advances in Social Science Education and Humanities Research-Education,Management,Computer and Society.Paris:Atlantis Press,2016:1204-1207.

[12]Zhang Mei,Lu Yuejie,Bi Xianjun.Preparation of Yb-Er doped with TiO2photocatalyst in microwave Ionic liqids and microwave enhanced photocatalytic activity[C]∥Advances in Social Science Education and Humanities Research-Education,Management,Computer and Society.Paris:Atlantis Press,2016:1362-1365.

[13] Hirakawa T,Nosaka Y.Properties of O2· and OH· formed in TiO2aqueous suspensions by photo-catalytic reaction and influence of H2O2and some ions[J].Langmuir,2002,18(8):3247-3254.

[14]張桂琴, 畢先鈞. 離子液體介質中微波輔助制備鐵摻雜納米TiO2及光催化活性[J].分子催化,2010,24(6):542-548. Zhang Guiqin,Bi Xianjun.Microwave assisted preparation of Fe-doped nano-particle TiO2in ionic liquid and its photo-catalytic activity[J].Journal of Molecular Catalysis(China),2010,24(6):542-548.

[15]蔣文建, 孫婧, 畢先鈞. 微波助離子液體中 Nd 摻雜納米TiO2催化劑的制備及其微波強化光催化活性[J].化學工程與技術,2013,3(5):161-168. Jiang Wenjian,Sun Qian,Bi Xianjun.Microwave assisted preparation of Nd-doped nano-particle TiO2photo-catalysts in ionic liquid and its microwave enhanceded photo-catalytic activity[J].Journal of Chemical Engineering and Technology,2013,3(5):161-168.

[16]Wonyong C,Andreas T,Michael R H.The role of mental ion dopants in quantum-sized TiO2:correlation between photo-reactivity and charge carrier recombination dynamics[J].The Journal of Physical Chemistry C,1994,98(51):13669-13679.

[17] Horikoshi S,Hidaka H.Environmental remediation by an integrated microwave/UV illumination method microwave-assisted degradation of rhoda mine B dye in aqueous TiO2dispersions[J].Environmental Science & Technology,2002,36(6):1357-1366.

Preparation of Ag-doped TiO2photocatalyst by sol-gel and microwave radiation method and its photocatalytic performance

LuYuejie,WangXin,BiXianjun*

(College of Chemistry and Chemical Engineering,Yunnan Normal University,Kunming 650500,Yunnan，China)

Using silver nitrate and tetrabutyl titanate as raw materials,Ag-doped TiO2photocatalysts were prepared by sol-gel and microwave radiation drying method.The microwave assisted Ag-doped TiO2photocatalyst was applied in the degradation of organic pollutants in order to improve photocatalytic performance of the catalysts and accelerate the degradation rate of organic pollutants.Ag-doped TiO2photocatalysts were characterized by scanning electron microscopy,infrared spectroscopy,UV-Vis spectroscopy and fluorescence spectroscopy.The photocatalytic activity of the as-prepared photocatalysts for degradation of methyl orange was investigated under the irradiation of sun light,microwave irradiation,ultraviolet and ultraviolet microwave.The results showed that the optimal preparation condition was as follows:n(Ag+)∶n(Ti4+)=0.003,ionic liquid amount 3.0 mL,microwave drying power 210 W,microwave drying time 20 min,calcination temperature 650 ℃ and calcination time 3 h.TiO2-Ag catalyst prepared under the optimal condition possessed better photocatalytic performance.The degradation rate of methyl orange were 98.70%, 98.79% and 99.05%,respectively after the irradiation of sun light for 4 h,and then UV,MW and UV-MW respectively for 55 min.

catalytic chemistry；Ag-doping;TiO2photocatalyst;microwave enhancing effect;photo-catalytic activity

O643.36；TQ426.99 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)11-0019-08

2016-08-03 基金項目：國家自然科學基金(20663007)資助項目

盧月潔，1992年生，女，云南省威信縣人，在讀碩士研究生，研究方向為催化化學。

畢先均，1963年生，男，云南省威信縣人，教授，博士，主要從事物理化學的教學和科研工作。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.11.005

O643.36；TQ426.99

A

1008-1143(2016)11-0019-08

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.11.005