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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 催化剂制备 » 【求助】TiO2参杂改性的问题，都3个月无法解决,求指导。
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flyingfish00

铜虫 (正式写手)

[交流] 【求助】TiO2参杂改性的问题，都3个月无法解决,求指导。

关于 参杂TiO2改性的问题，都3个月了，一直无法解决。

        现在在进行TiO2粉体参杂改性的研究，掺杂Fe和N，提高在模拟太阳光下的催化能力。这个课题其实不新了，很多人都做过，但是不知道为什么我总是参杂不成功，已经试验了又3个月了。

实验条件：
Fe源： 水合硝酸铁
N源：尿素；
水：超纯水 nanowater;
合成方法：sol-gel法；
合成过程：A液：8ml钛酸异丙酯+8ml异丙醇；  
          B液：8ml异丙醇+15ml水+0.5ml硝酸
          A液逐滴加入B液，伴随剧烈搅拌，搅拌12小时，80度干燥，最后400度煅烧4小时。
          一定比例的参杂Fe和N溶解在B液中的水中。

        现在的问题是，如果不参杂任何离子，纯粹制备纯TiO2，制备出来的效果挺好，在模拟可见光下降解亚甲基蓝能达到25%，但是一参杂Fe或者N，则基本上没有任何效果。已经试验了很多次了都是这样，去除率基本小于3%，很低。

思考可能的问题：
    1). 光源问题。开始认为模拟太阳光有问题，用的是国外一家公司专门的光反应器，好几万买的，测了下光谱，基本和太阳光谱一样，又用P25试验了一下效果也不错。光源问题排除。
    2). Fe源和N源问题。怀疑是不是药品有问题，换了其他公司的同样药品，也不行。看来不是药品的问题；
    3). 合成方法问题：觉得是不是合成有问题，但是制备出来的纯TiO2效果也很好，一旦参杂就不行了。而且我也用了其他的合成方法，比如换用乙醇，以及其他的不同药剂摩尔比例，但是依据如此，纯TiO2很好，参杂不行。
    4）参杂浓度问题：Fe的理论摩尔比例是0.5at%，N的比例是0.5 （和Ti摩尔比），这个都是好多文献上得出来的优化比例，而且我也尝试用了更低的摩尔比例，让浓度低一些，依旧是去除率很低（小于5%,空白亚甲基蓝阳光光解也有4%了）。

    现在真是不知道该如何进一步处理了？是不是我的钛源有问题？我用的是sigma公司的钛酸异丙酯。虽然更多文献用钛酸正丁酯，但是也有很多文献是用钛酸异丙酯的。我是不是尝试用钛酸正丁酯再试试？

还有什么地方是可能的问题？ 还请有经验的虫子能否指点一下。一定重谢金币。
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1楼 2009-10-30 03:49:07
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werwr

铜虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.5):恭喜抢沙发，给个红包
flyingfish00(金币+3,VIP+0):谢谢您的建议 10-30 10:42
水相参杂很难的，具体掺进去没有，也不是很清楚。你做出的有颜色吗，如果有颜色应该能惨进去，有颜色才能吸收可见光。
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新的开始，好好努力
2楼2009-10-30 05:04:46
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yeqian04

木虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★ ★
小木虫(金币+0.2):抢了个小板凳，给个红包
flyingfish00(金币+4,VIP+0):谢谢您的建议 10-30 10:43
及可以上当的调节下pH值，而且样品有颜色的可能掺杂进去了，要不你把样品拿去做个XPS看看，是否含有N或者Fe,而且这些元素师以什么样的形式存在的。你可以再看看别人的文献，其实这个掺杂量是需要很小的，大了效果反而不好。你这个纯相效果有那么大呢吗？好好考虑下。
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3楼2009-10-30 07:47:35
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小溪8079

木虫 (正式写手)
是不是你的煅烧温度存在问题，可能温度没有达到最佳，使得制备的二氧化钛晶型不完善。
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4楼2009-10-30 08:47:44
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simonzrh

木虫 (著名写手)
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
zhangwengui330(金币+3,VIP+0):谢谢分析!! 10-30 10:39
flyingfish00(金币+7,VIP+0):谢谢您的建议 10-30 10:47
光催化是我带本科生论文时让他们练手的题，所以没有做什么掺杂之类的东西。可见光对染料的降解我也没用，也不好下结论，不过通过你的叙述，问题肯定是出在制备环节了。首先3楼说的有道理，紫外下p25对染料的的降解是很好的，工艺优化条件下可以降解完全，但你用可见也能到25％，这个是有点高了吧，你是否换紫外光源试试，看看检测分析这块有没有问题；
另外，掺杂就是个很复杂的问题了，不是有原料放进去就是掺杂，比如掺氮就很容易在焙烧时候直接跑掉了，而像铁在焙烧时跑不掉的，那也并不清楚是不是他自己成了氧化物，根本没有掺到氧化钛里面去。所以做些适当表征寻找原因是很有必要的，搞清楚你需要的价态、含量、结合方式之类（也就是活性中心），再看看制备的东西达到目标没有。
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5楼2009-10-30 08:54:45
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long_1102008

木虫 (著名写手)

小木虫驻华代表之觉悟者
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
zhangwengui330(金币+2,VIP+0):谢谢应助！！ 10-30 10:40
flyingfish00(金币+6,VIP+0): 10-30 10:52
做好的样品你去做个紫外漫反射看下，看下最大吸收在哪，如果400nm以上的话那么就是你的测试问题了。如果没有的话那效果差是正常。并不是说一参杂效果就好的，你先弄清楚你现在合成的样品的能带大概多少，不理想的话做下结构表征，改变下参杂比例等，做一个系列，发先规律后再改进。
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不应问生处，宜问其所行，微木能生火，卑贱生贤达
6楼2009-10-30 08:59:11
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flyingfish00

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by werwr at 2009-10-30 05:04:
水相参杂很难的，具体掺进去没有，也不是很清楚。你做出的有颜色吗，如果有颜色应该能惨进去，有颜色才能吸收可见光。

做出来的有颜色，参杂N了以后是淡黄色，参杂Fe了之后是棕黄色。
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7楼2009-10-30 10:43:18
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flyingfish00

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by yeqian04 at 2009-10-30 07:47:
及可以上当的调节下pH值，而且样品有颜色的可能掺杂进去了，要不你把样品拿去做个XPS看看，是否含有N或者Fe,而且这些元素师以什么样的形式存在的。你可以再看看别人的文献，其实这个掺杂量是需要很小的，大了效果 ...

XPS倒是没有做。测量了UV-vis，发现跟纯Tio2相比，光谱向可见光方向偏移。

另外关于参杂量，真是不同的文献有不同的优化范围，差别太大。有篇文献其Fe的摩尔含量是0.0028%，还有的文献优化Fe的摩尔量是1%，差了500倍。真是差别太大了。
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8楼2009-10-30 10:46:38
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flyingfish00

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by simonzrh at 2009-10-30 08:54:
光催化是我带本科生论文时让他们练手的题，所以没有做什么掺杂之类的东西。可见光对染料的降解我也没用，也不好下结论，不过通过你的叙述，问题肯定是出在制备环节了。首先3楼说的有道理，紫外下p25对染料的的降解 ...

可能我是没说清楚，我用的是模拟的太阳光，其光谱和真实太阳光类似，也含有4%左右的紫外线的。我还用P25的TiO2降解过亚甲基蓝，在1个小时就基本降解完毕（初始浓度25mg/L）。
   您说的确实是，应该是制备的环节。好像看文献参杂N煅烧温度不要超过500°，否则N就跑了。看来我应该对做出来的材料做一些表征，然后再行分析。这样才能接着往下做。不过效果做不出来，有些表征手段老板可能不一定让做，因为得花钱，这也是个问题。呵呵。
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9楼2009-10-30 10:52:24
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flyingfish00

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by long_1102008 at 2009-10-30 08:59:
做好的样品你去做个紫外漫反射看下，看下最大吸收在哪，如果400nm以上的话那么就是你的测试问题了。如果没有的话那效果差是正常。并不是说一参杂效果就好的，你先弄清楚你现在合成的样品的能带大概多少，不理想的 ...

我做了个Fe-TiO2的UV-vis。发现最大吸收确实往可见光偏移，常规纯TiO2能级是3.2ev，参杂后减小到3.0ev。但是不知道为什么就是没有降解效果，指的是去除率为o。真是奇怪。
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10楼2009-10-30 10:54:20
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