非金属矿蒙脱石因其大而规整的层架结构和高比表面积等特性使其作为催化材料及催化剂的载体已经受到研究者的高度重视。将二氧化钛负载在蒙脱石表面及层间制备层状硅酸盐纳米复合光催化材料，可用于光催化降解有机污染物、抗菌消毒及净化空气，是一种多功能新型友好环境材料。 本研究采用sol-gel法，系统考察蒙脱石矿浆浓度、钛土比、水浴温度、干燥温度、洲变化、焙烧温度、正反滴加顺序、陈化时间这八个单因素对复合材料光催化活性的影响。通过因素试验及正交试验确定的最优制备工艺为：蒙脱石矿浆浓度1﹪、钛土比23mmol/g、正向滴加顺序、前驱体洲值2.5、水浴温度42℃／水浴2h、陈化16h、干燥温度50℃／干燥2h、焙烧温度300℃／焙烧2.5h。正交试验表明主要的四个影响因素由高到低依次为：焙烧温度＞矿浆浓度＞钛土比＞水浴温度。300℃焙烧温度下制备的复合材料具有最高光催化活性。 研究使用三种不同类型蒙脱石矿，采用最优制备工艺制备得到三种不同复合材料。用其分别处理偶氮染料废水，在降解条件为：废水浓度为40mg/L催化剂浓度为0.3g/lOOmL，紫外光光催化反应60min，三种材料的光催化活性由高到低依次为：TiO2/钠基蒙脱石光催化材料(96.28﹪)>TiO2/钙基蒙脱石光催化材料(95.87﹪)＞Ti02／有机蒙脱石光催化材料(71.07﹪)。 采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等测试方法对三种蒙脱石基纳米二氧化钛复合光催化材料进行表征分析。结果表明：复合光催化材料中Ti02均以锐钛矿相存在，TiO2薄膜平均粒径为12nm～27nm。钙基蒙脱石表面纳米TiO2晶体薄膜以单体结晶状尖端突出向上发育；钠基蒙脱石表面纳米TiO2晶体薄膜以连生体结晶状均匀覆盖；有机蒙脱石表面纳米TiO2晶体颗粒则以团聚状分布。 选取过渡金属钴、稀土金属镧作为掺杂金属，用sol-gel法制备掺杂金属元素纳米Tio2／蒙脱石复合光催化材料，通过光催化降解试验及X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对材料测试表征。测试结果表明：掺杂后Ti02均出现“混晶相”结构，蒙脱石d(001）值增大，复合材料热稳定性提高。钴掺杂后钛出现+3、+4两种价态，二者原子比为47.56﹪：52.44﹪。镧掺杂后钛仍保持+4价。降解试验表明：钴、镧在一定掺杂浓度下均能提高复合材料对偶氮染料的降解脱色率，分别为98．21﹪和96.86﹪。

    doi：
    10.7666/d.y1020798
    关键词：
    蒙脱石 纳米二氧化钛 光催化 吸附 掺杂 染料废水
    作者：
    郝骞
    学位授予单位：
    武汉理工大学
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    矿物加工工程
    导师姓名：
    雷绍民
    学位年度：
    2006
    语种：
    中文
    分类号：
    X703.5
    在线出版日期：
    2007年04月28日（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）