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Ag-TiO2纳米颗粒膜的合成、表征及光催化活性
通过浸渍涂覆合成Ag-TiO2的纳米颗粒膜,随后通过吸附和UVA光的光还原,其特征通过透射电子显微镜,扫描电子显微镜,X射线能量色散分析,掠射角x射线衍射测量和紫外-可见吸收光谱技术。该数据所表示存在锐钛矿相TiO2颗粒大小在5-15nm变化,银纳米粒子的大小在10-20nm变化,并且还表示了Ag-TiO2的纳米颗粒膜增加了可见光活性。甲基对硫磷的光催化降解(O,O-二甲基-O-(4-硝基苯基)硫代磷酸酯),众所周知在水溶液中研究农药是利用Ag-TiO2的纳米颗粒膜和TiO2纳米颗粒膜的数据进行比较。证明了光催化降解反应是准一级行为,发现甲基对硫磷最初降解为对氧磷,进一步被降解为对硝基苯酚、磷酸三甲酯,最后为磷酸根离子,还检测到微量的二氧化碳和乙醛。
介绍
有机磷化合物(OPC)已经广泛用作杀虫剂,杀虫剂和杀螨剂,以保护农作物。它们抑制哺乳动物的乙酰酶并且发现对人类具有高毒性。甲基对硫磷(MP)是在全球许多国家作为熏蒸剂和杀螨剂防护处理各种作物的一种OPC,它被美国EPA分类为剧毒农药(2003年)。再水溶液中它缓慢地水解成其它有毒化学物质并且它们持久的暴露在环境中对人构成威胁。因此,开发消除OPC的方法很重要就像从受污染的水流中消除MP一样。
光催化是一种高级氧化技术已用来降解污染水流中有毒的OPC,当催化剂被光照射其能量大于带隙,产生电荷载体与水和周围的氧发生反应形成高活性的羟基自由基和过氧负离子自由基。这些物质又与像OPC一样的污染物分子发生反应,并将其降解为无害的产物。近日,二氧化钛材料被用于光催化降解有机磷农药,如马拉硫磷、重氮、杀螟硫磷和对硫磷。Doong和张研究光催化降解有机磷杀虫剂并将降解的原因归功于P-S和C-S键的分解。张报道了纳米二氧化钛在紫外光下光催化降解甲胺磷。最近,高灭磷,一个众所周知的杀虫剂在纳米TiO2和紫外线灯辅助下光催化分解,沃龙佐夫曾研究在水性介质中悬浮二氧化钛颗粒利用光催化氧化二甲基膦,磷酸三甲酯和二磷酸酯,随后,莫克特祖马等人研究了在水性悬浮液中利用二氧化钛颗粒光催化降解MP,他们也有MP连同产物一
起降解的研究途径,Evgenidou等人研究了在二氧化钛和氧化锌的悬浮液中光催化氧化MP,二氧化钛是更有前途的光催化剂,观察到在相对较高的反应速率下降解杀虫剂。Kim等人探索了二氧化钛光催化和光解MP的降解机理。
虽然二氧化钛光催化对降解以上的OPCs展示出有前途的活性,但解决方案使用后除去催化剂的价格昂贵且技术困难。利用二氧化钛薄膜的目的就是解决这些技术问题,相比粉末TiO2颗粒,固化的TiO2膜在实际应用中更有前途,特别是在水处理。在这方面,Prasad等人研究了使用二氧化钛纳米粒子薄膜光催化降解乙基对氧磷,另一方面,用贵金属如金,银和铂修饰二氧化钛光催化剂发现能提高其对环境的污染物质的光催化效率。发现这些小金属颗粒可以加速清除光电子和协助电荷载体物质的分离,并反过来导致产生过氧负离子和羟基自由基物质。
虽然,许多研究者报道了使用二氧化钛悬浮液降解MP,有很少的文章对使用二氧化钛和银二氧化钛纳米粒子薄膜光催化降解MP是技术上重要。因此,我们制备了二氧化钛和Ag-TiO2薄膜并且通过透射电子显微镜(TEM),掠射角X射线衍射(GAXRD),再加上扫