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可见光响应杀围功能活性炭的制备及表征
作者:管理员    发布于:2017-11-04 14:02:51    文字:【】【】【

  可见光响应杀围功能活性炭的制备及表征张慧书,王自强,王锐,刘守新12(东北林业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040)菌功能活性炭(TiN/GAC)。以大肠杆菌(E. coli)为。在蒸馏水中振荡24h后样品的杀菌率仍高达65.4.证明其并不像银系杀菌剂那样随使用而流失。

  /租艰不同条件制备TiN/GAC的杀菌活性0°、53.9°、55.1°和62.7°处对应的是TiO,的锐钛矿衍射峰,发现活性炭的负载并没有引起Ti2晶型结构的改变。由Scherrer公式计算负载Ti2的粒径为9.8nm.可见,活性炭载体的存在抑制了TiO,晶粒增长,提高相转变温度。由于负载的TiO,量较小,在图中无法检测到因N掺杂而引起的衍射峰。

  2.2晶形结构分析为经500C煅烧5h的TiN/GAC和TiO2的XRD谱图。其中20值在20°2.3表面形貌分析负载TiO,主要分布在AC的大孔和表面凹陷之间的宽峰均为活性炭的衍射峰。其中20°30°之间的衍射峰对应的是石墨微晶(002)乱层结构。在阻力,使复合体TiO,晶粒生长缓慢,纳米尺寸FTIR分析样品主要在3450~处。400C煅烧的TiN/GAC样品,TiO2颗粒在活性炭的大孔入口处有明显的团聚,但并未完全堵塞。随煅烧温度的升高,负载体系的表面分布变均匀,600C煅烧的样品,其表面有一层连续、均匀的Ti2膜层。活性炭的存在能够阻碍TiO:前驱体之间的交联,破坏其凝胶的网状结构,并且活性炭的高比表面积,强吸附力及其非晶相层等对TiO,晶粒生长产生变小2.4 ~510cm―1范围内出现3个吸收带。其中3 640~1630cm―1范围内的吸收峰分别归属为催化剂表面O―H伸缩振动和变形振动峰,位于600 ~510cm―1间的谱峰归属为Ti―O的伸缩振动峰。由于体系中Ti2占整体的质量分数较小。导致负载后样品的Ti―O吸收峰明显减弱。由可以看出,N掺杂后Ti―O伸缩振动峰向低波数移动。负载后060cm处出现微弱的吸收峰,该峰可归结为体相AC与Ti―O的键合,即TiO2与AC的接触界面处有Ti―O―C键生成,即AC修饰后TiO2形成晶格缺陷,这与SEM分析结果一致。

  /米哟2.5样品孔结构特征及吸附性能表1是不同样品的比表面积、孔容孔径、以及对亚甲基蓝和碘的吸附量。从表1中可以看出,与原椰壳炭相比,TiO2的负载对活性炭比表面积影响不大,500C煅烧样品的比表面积变化大,比原活性炭下降了11.5.负载后样品的中孔孔容增大,亚甲基蓝脱色力变化与此相符,由于TiO,附着在活性炭的表面和大孔入口,导致亚甲基蓝分子进入中孔受阻,负载样品的亚甲基蓝脱色力均小于原椰壳炭,在煅烧负载样品时,随温度的升高,活性炭发生了再活化,使中孔变发达,亚甲基蓝脱色力由130.19mgg―1升高到156.51mgg―1.由于碘分子、亚甲基蓝分子大小依次增大,中孔作为由大孔到微孔的过渡,所以亚甲基蓝脱色力的微小变化会引起碘吸附表1样品的比表面积及孔的相关数据Table1Specialsurfaceareaandpore试样比表面积/中孔孔容/微孔孔容/孔径/亚甲基蓝吸附值碘吸附值椰壳炭值的显著变化。中孔变发达,导致吸附质分子进入微孔的传质速率变大,进而碘吸附值变大。综合考虑杀菌效果,选择500°C煅烧样品为佳。

  3结论以椰壳炭为原料炭,采用酸催化水解法制备可见光响应杀菌功能活性炭。N掺杂可使样品在日光灯照射下即具有杀菌活性。活性炭与TiO,结合,对E.coli同时进行物理吸附和化学吸附,加上锐钛矿相TiO,优良的催化活性,使500C煅烧5h的样品可见光杀菌率高。

  活性炭载体的非晶相层及强吸附能力能抑制TiO:晶粒的增长,TiN/GAC中活性炭的表面有一层连续、均匀的TiO,膜层;XRD测试结果显示负载体系的TiO2均为锐钛矿晶型,由Scherrer公式计算负载TiO:的晶粒尺寸为9. 8nm;FTIR分析发现,载体与TiO:之间以Ti―O―C键形式紧密结合。

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