气凝胶光催化剂的研究进展[1]
国内外气凝胶发展现状
国内外气凝胶发展现状气凝胶是一种具有多孔结构和极低密度的功能性材料，因其独特的物理和化学性质在各个领域都有着广泛应用。
近年来，随着人们对新型材料需求的增加，气凝胶在国内外的研究与发展也日益受到重视。
一、气凝胶的定义和特点气凝胶是一种由高度交联的凝胶组成的多孔材料，其孔隙结构可调控，并且具有极低密度和良好的绝热性能。
这些特点使得气凝胶成为一种独特的新型材料，被广泛应用于隔热隔音、吸附分离、催化剂载体等领域。
二、国内气凝胶研究现状在我国，气凝胶的研究起步较晚，但近年来取得了显著进展。
许多高校和科研机构开展了气凝胶的制备和应用研究，为我国气凝胶产业的发展奠定了基础。
目前，国内研究重点主要集中在气凝胶的制备方法、性能调控以及应用领域拓展等方面。
1. 气凝胶制备方法目前，国内气凝胶的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、溶胶凝胶法等。
这些方法的不断改进和优化，使得气凝胶的制备更加简便高效，并且可以调控气凝胶的孔隙结构和物理性能，满足不同领域的需求。
2. 气凝胶性能调控近年来，国内研究人员通过改变气凝胶的成分、控制热处理条件等手段，成功调控了气凝胶的力学性能、绝热性能、吸附性能等重要性能。
这些研究成果为气凝胶在航空航天、建筑节能等领域的应用提供了有力支撑。
3. 气凝胶应用领域拓展除了传统的隔热隔音领域，国内研究人员还开展了气凝胶在光学、催化剂载体等领域的应用研究。
例如，石墨烯气凝胶的制备与性能研究、金属氧化物气凝胶的催化性能等方面均取得了显著成果。
三、国外气凝胶研究现状相较于国内，国外气凝胶的研究历史更为悠久，研究水平也更加成熟。
欧美国家在气凝胶的制备方法、性能表征、应用拓展等方面取得了一系列重要进展，并且在多个领域有着广泛的应用。
1. 气凝胶的制备方法国外研究人员将超临界干燥、溶胶-凝胶等方法应用于气凝胶的制备中，并通过“模板法”、“超分子自组装”等手段实现了气凝胶的结构调控。
这些研究方法为气凝胶的精密制备和应用提供了重要技术支持。
气凝胶调研报告
气凝胶调研报告1. 目的了解气凝胶的基本信息、研究现状、应用现状以及国内相关厂家的信息，寻找其在功能玻璃上的应用。
2. 气凝胶概述气凝胶的概念凝胶（gel）指的是溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了液体作为分散介质的特殊分散体系[1]。
气凝胶（aerogel）指的是当凝胶脱去大部分溶剂，凝胶中液体含量比固体含量少得多，或者凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体时，即湿凝胶中液体被气体取代同时保持网络结构，外表呈现固体状的物质称为气凝胶，一般又称为干凝胶（xerogel）[2]。
但是从严格的定义上来讲，气凝胶与干凝胶并非同一概念。
有文献指出，湿凝胶经过超临界干燥得到的是气凝胶，经过常压干燥得到的是干凝胶；气凝胶是块状结构，而干凝胶一般是粉体或者颗粒[3]。
图1 气凝胶气凝胶的发展气凝胶最早问世于1931年，由美国斯坦福大学的Samuel Stephens. Kistler[4]利用溶胶凝胶法结合超临界干燥技术水解水玻璃的方法制备出具有完整网络结构的硅气凝胶，同时研究了硅气凝胶的性质，并预言气凝胶在催化、隔热、玻璃和陶瓷等领域的应用，但是由于受到制备工艺的限制，并未得到人们的足够重视。
1966年，J. B. Peri[5]利用硅脂经一步溶胶凝胶法制备出氧化硅气凝胶，推动了气凝胶的发展。
1974年粒子物理学家Cantin[6]等首次报道了较SiO2气凝胶应用于切伦科夫探测器探测高能粒子。
80年代，Tewari[7]对湿凝胶的干燥工作进行研究，推动了硅气凝胶的商业化过程。
国内最早于1955年，由同济大学波尔固体物理研究所对气凝胶展开研究。
随后，清华大学、东华大学等高校也对气凝胶展开研究。
气凝胶的分类按其组分，气凝胶可分为单组分气凝胶，如SiO2、Al2O3、TiO2、炭气凝胶（有机气凝胶炭化后得到）等；多组分气凝胶，如SiO2/Al2O3、SiO2/TiO2等。
二氧化硅气凝胶的研究现状与应用解读
二氧化硅气凝胶的研究现状与应用解读首先，二氧化硅气凝胶的制备方法可以分为溶胶-凝胶法、超临界干燥法和模板法等。
溶胶-凝胶法是最常用的方法，通过水合胶体的成核、生长和凝胶化步骤制备气凝胶。
超临界干燥法是通过将溶胶凝胶体在超临界条件下进行干燥，得到具有高孔隙率和低表面积的气凝胶。
模板法是在胶体溶液中加入模板分子，通过模板的自组装和胶凝体的沉积制备气凝胶。
二氧化硅气凝胶的应用领域十分广泛。
首先，在能源领域，二氧化硅气凝胶具有优异的隔热性能和孔结构，可用于制备超级电容器和锂离子电池的电解质和隔热层。
其次，在环境污染治理方面，二氧化硅气凝胶具有高吸附性能和可控的孔结构，可用于吸附和分离有机染料、重金属离子和有害气体等。
此外，二氧化硅气凝胶还可用于催化剂的载体、气相催化反应的催化剂和光催化材料的制备。
在生物医学领域，二氧化硅气凝胶因其生物相容性和孔隙结构可用于药物缓释、组织工程、抗菌和生物传感器等。
最后，在传感器领域，二氧化硅气凝胶作为传感器的敏感材料具有高灵敏度、选择性和稳定性，可用于检测环境污染物、生物标志物和爆炸物等。
目前，二氧化硅气凝胶的研究重点主要集中在以下几个方面。
首先，通过调控溶胶-凝胶法、超临界干燥法和模板法等制备方法，改善气凝胶的孔结构和特性。
其次，通过表面修饰、包覆和掺杂等方法，提高气凝胶的吸附性能、光催化性能和生物相容性。
此外，研究者还致力于开发新型的气凝胶材料，如有机-无机复合材料和纳米复合气凝胶材料等。
最后，将二氧化硅气凝胶与其他材料结合使用，如聚合物、金属和碳材料等，以进一步拓展其应用领域和提高性能。
综上所述，二氧化硅气凝胶具有广泛的应用前景，并且在能源储存、环境污染治理、生物医学和传感器等领域已取得了一系列研究进展。
随着制备方法的改进和表面修饰的优化，二氧化硅气凝胶有望在更多领域发挥重要作用。
气凝胶室内空气净化材料发展现状及趋势
新材料产业 NO.02 202161气凝胶室内空气净化材料发展现状及趋势■ 文/王成海1 崔雅楠1 李淑敏1,2 1.华阳纳谷（北京）新材料科技有限公司 2.阳煤集团纳谷(山西)气凝胶科创城管理有限责任公司1 前言气凝胶是一种密度极小的纳米多孔材料，经过近几十年的不断发展，目前已制备出硅类、碳类、金属氧化物类等不同类别的产品。
气凝胶作为一种新型纳米多孔材料，其骨架由纳米级固体颗粒组成，大量的不规则纳米孔环绕在骨架的周围形成立体网络结构。
气凝胶的独特结构赋予其低密度、高比表面积、大孔容（孔体积）和低导热系数等显著特性，使其在隔热保温、吸附、催化剂载体等方面应用均有优异表现，可广泛用于航空航天、管道保温、绿色建材及空气净化等领域[1-3]。
气凝胶的高孔隙率和介孔尺寸可提供良好的气体吸附通道，并可通过毛细管凝聚作用固着被吸附的气体分子，气凝胶的高比表面积可以加大气－固接触面积和接触机率，从吸附动力学方面为气体吸附提供保障。
此外，气凝胶的纳米活性也为气体吸附提供了大量活性位点，大大提高吸附效率。
总之，气凝胶是一种性能优良的气体吸附材料[4，5]，可用于空气净化或工业烟气处理，在各类建筑物室内、车内气态污染物去除方面具有良好的应用前景。
此外，通过将气凝胶与各类高效催化剂或光触媒材料进行复合改性，制备具有对各种气态污染物，尤其是甲醛具有高效吸附和分解能力的新型气凝胶复合材料[6，7]。
气凝胶基催化剂可通过吸附及催化降解功能去除室内挥发性有机物（V O C s）、甲醛等气体污染物，并将甲醛分解成对人体无害的水和二氧化碳。
气凝胶空气净化复合材料可广泛用于制备空气净化器滤料、空气净化涂料、汽车空气过滤材料及其他空气净化材料，在空气净化领域具有广阔的应用前景。
2 气凝胶在室内空气净化中的应用2.1 气凝胶空气净化吸附材料随着经济的发展和人们生活需求的不断增多，环境污染已成为最受关注的社会问题，因空气污染导致的各类疾病逐年增多，大量有害物质进入水体、大气和土壤，对人们身体健康造成威胁。
国内外气凝胶发展现状
国内外气凝胶发展现状气凝胶是一种具有优异物理性能和化学性能的多孔固体材料，由于其具有高比表面积、大孔径和大孔体积等特点，在吸附、分离、传质、催化等领域有着广泛的应用。
目前，国内外对气凝胶的研究和开发取得了显著进展，为不同领域的应用提供了新的可能性。
一、气凝胶的基本概念及制备方法气凝胶是一种由凝胶去除溶剂而得到的多孔固体材料，具有非常低的密度和高度的孔隙率。
常见的气凝胶有硅胶、碳胶、氧化锌胶等。
制备气凝胶的方法主要包括溶胶-凝胶法、超临界干燥法、溶剂交换法等。
其中，溶胶-凝胶法是目前应用最为广泛的一种方法，通过溶胶的凝胶化和干燥过程，可以较为简便地获得气凝胶材料。
二、气凝胶在吸附领域的应用气凝胶具有高度的孔隙率和比表面积，使其在吸附领域有着广泛的应用。
气凝胶材料可以作为吸附剂用于废水处理、空气净化等，也可以用作储氢材料、气体分离材料等。
此外，气凝胶还可以用于吸附有机物质和金属离子，具有很高的吸附性能和选择性。
三、气凝胶在隔热材料领域的应用由于气凝胶具有低密度和优异的隔热性能，使其成为一种理想的隔热材料。
气凝胶材料可以有效减少能量传输和热传导，广泛应用于建筑、航空航天、汽车等领域。
同时，气凝胶还具有优异的防火性能，可以提高材料的综合性能和安全性。
四、气凝胶在催化领域的应用气凝胶具有高度的活性表面积和孔隙结构，使其在催化领域有着重要的应用。
气凝胶材料可以作为载体用于催化剂的制备，提高反应的效率和选择性。
同时，气凝胶还可以用于催化反应的气体分离和传质过程，具有很好的催化效果和稳定性。
五、气凝胶在生物医学领域的应用气凝胶具有优异的生物相容性和生物可降解性，使其在生物医学领域具有广阔的应用前景。
气凝胶材料可以作为药物载体用于缓释药物、组织工程等领域，也可以用于医疗器械的制备和修复。
此外，气凝胶还可以用于细胞培养和组织工程的支架材料，为生物医学领域的研究和应用提供新的可能性。
六、气凝胶的未来发展方向未来，气凝胶作为一种具有多种优异性能的材料，其在吸附、隔热、催化、生物医学等领域的应用将会不断拓展和深化。
国内外气凝胶发展现状
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气凝胶光催化剂
气凝胶光催化剂
气凝胶光催化剂是一种新型的环境保护材料，具有高效催化性能
和良好的稳定性，目前被广泛应用于空气净化、水处理、能源领域等
方面。
下面，我们就来一步步探究它的制备、特性及应用。
1. 制备过程
气凝胶光催化剂是通过溶胶凝胶法制备而成，该方法是将金属离
子或阳离子与有机络合剂混合，在溶液中形成胶体，之后进行后处理，即网络结构的发生，由此得到气凝胶催化剂。
制备过程相对简单，可
以根据不同的需求进行调整。
2. 特性分析
气凝胶光催化剂具有多项优异特性，其中最为突出的便是其高效
的催化性能。
它可以降解有机污染物、杀灭细菌、净化空气等。
此外，气凝胶光催化剂在光催化过程中可吸收紫外线、可见光和红外线，且
具有稳定性强、寿命长等特点。
另外，气凝胶光催化剂的制备材料基
本上都是低毒、可再生的，无污染，环保意义更为重大。
3. 应用领域
气凝胶光催化剂的应用领域十分广泛，在环保和能源领域得到了
广泛的应用。
它可以降解大气中的有机物、NOx和SOx等污染物，具有明显的净化空气的作用。
在水处理领域，气凝胶光催化剂可以高效地
分解水中的有害物质，如重金属、有机污染物以及微生物等。
此外，
气凝胶光催化剂还可以应用于化学能源转化、太阳能电池等领域，为
环保和能源领域的发展做出了重要的贡献。
总之，气凝胶光催化剂作为新型的环境保护材料，具有多项优异
特性和广泛的应用前景，将为我们的环保和能源领域带来更多的可能性。
未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步和完善，气凝胶光
催化剂的应用范围将更广。
气凝胶的制备与应用研究
气凝胶的制备与应用研究气凝胶是一种轻质多孔的新型材料，具有优异的热、声、光和电学性能，被广泛应用于能源、环保、航空航天、生物医药等领域。
本文将介绍气凝胶的制备方法和应用研究进展。
一、气凝胶的制备方法气凝胶的制备方法主要有超临界干燥法、溶胶-凝胶法、冷冻干燥法和气相沉积法等。
其中，超临界干燥法是目前应用最广泛的制备方法，因其制备过程简单，可用于各种类型的物质，且制得的气凝胶密度低、孔径可控，具有良好的热稳定性和化学稳定性。
以下将对这四种方法分别进行介绍：1. 超临界干燥法超临界干燥法是指在高压高温下将液态物质变为气态，通过减压降温使物质从气态转变为凝胶状态，最终得到气凝胶。
该方法可用于制备化学性质稳定的无机气凝胶和多种有机气凝胶。
超临界干燥法的优点在于：可以改变超临界条件（压力、温度）来控制孔隙结构，得到可调控的孔径和孔隙大小的气凝胶。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是指将物质分散在溶液中形成胶体，通过蒸发、热处理或光聚合等方式使其自组装形成凝胶状态，再通过干燥处理形成气凝胶。
该方法制备的气凝胶可用于吸附剂、分离材料、催化剂和光学传感器等领域。
3. 冷冻干燥法冷冻干燥法是指将物质的溶液冷冻成凝胶状态，再通过蒸发水分或真空干燥等处理方式将其转变为气凝胶。
该方法制备出的气凝胶具有优异的孔隙性能和高比表面积，在光学、催化和隔热领域有广泛的应用。
4. 气相沉积法气相沉积法是指将一种适宜的前体物质在高温下裂解、氧化或还原等化学反应形成气态分子，通过气相沉积在固体表面上形成气凝胶。
该方法的优点在于：制备速度快，反应条件易于控制，可得到高纯度、高结晶度的气凝胶。
二、气凝胶的应用研究进展气凝胶的应用研究主要集中在以下几个领域：1. 能源领域气凝胶具有优异的隔热性能和低介电常数，可用作电容器介质、超级电容器、锂离子电池隔膜和太阳能电池支撑材料等。
目前，人们已经研制出多种具有优异性能的气凝胶，如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶等，这些材料在节能环保领域和新能源领域有广泛的应用前景。
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综述专论化工科技,2005,13(3):36～40SCIENCE &TECHNOLO GY IN CHEMICAL INDUSTR Y收稿日期:2004212211作者简介:王玉栋(1978-),男,山东莱芜人,博士生,从事气凝胶的制备及其在环境污染治理中的应用研究。
33通讯联系人,E -mail :ganlh @ 。
3基金项目:国家自然科学基金资助项目(20473057);上海市科技发展基金资助项目(0216nm035;0352nm094)。
气凝胶光催化剂的研究进展3王玉栋,甘礼华33,郝志显,陈龙武(同济大学化学系,上海200092)摘 要:有机污染物的光催化降解得到多方面的注意,但往往侧重于粉体或薄膜催化剂的制备和使用,而对于气凝胶光催化剂的关注甚少。
最近的研究表明,TiO 2、TiO 22SiO 2和CuO 等气凝胶在光催化降解水杨酸、CN -、苯酚和硝基苯酚时表现出很高的活性,其降解效果比TiO 2粉末、CuO 粉末和Cu 2O 粉末等好得多,比H 2O 2、KMnO 4、K 2Cr 2O 7等常用氧化剂更为优越。
作者对TiO 2、TiO 22SiO 2和CuO 气凝胶的研究进行综述,探讨气凝胶作为光催化剂的应用前景。
关键词:气凝胶;光催化剂;有机污染物;降解中图分类号:TQ 426.8 文献标识码: 文章编号:100820511(2005)0320036205 利用光催化技术对难降解废水进行前处理具有许多优点,其适用面广,没有二次污染,对有机污染物的降解和矿化完全,能量消耗少且容易实现,因此受到多方面的重视[1],近年来对粉体光催化剂[2]或薄膜光催化剂[3]研究得较多,并取得了长足进展,但有关气凝胶作为催化剂对有机物的光催化降解的研究报道却较少。
气凝胶是由纳米粒子或者高聚物分子相互聚结而构成的多孔固体材料,其内部孔洞和基本组成颗粒的尺寸均处于纳米量级,比表面在20～1600m 2/g ,孔隙率高达80%～99.8%,孔分布均匀,透光性能好,是理想的催化剂和催化剂载体[4～5]。
目前所见到的气凝胶催化剂的综述性文章只涉及链状烯烃环氧化、NO x 选择性还原以及甲烷和甲醇的合成等常规催化方面[6～9],笔者将对气凝胶光催化降解有机污染物的研究进展作一综述,以期引起有关研究人员的关注。
1 TiO 2气凝胶自从1972年Fujishima 等[10]发现水在TiO 2电极上的光电催化分解反应以来,TiO 2作为半导体光催化剂的研究得到了人们的重视。
目前应用较多的光催化剂是TiO 2粉末以及镀在玻璃、陶瓷等固体表面的TiO 2薄膜。
其中TiO 2粉末光催化剂的制备工艺成熟,价格低廉,但为了要增加有效的表面积,采用的粒径往往很小,通常只有几微米,因此在使用过程中回收非常困难[11]。
TiO 2薄膜一般通过溶胶2凝胶过程和涂覆工艺制备,它作为固定相光催化剂,避免了难以回收的问题,但是单位面积薄膜上TiO 2的担载量较低,因此不太适合于大规模的污水处理。
TiO 2气凝胶与TiO 2粉末虽然都是非固定相光催化剂,但是TiO 2气凝胶可以制成块状和颗粒状固体,作光催化剂的表观粒径比TiO 2粉末大得多,因此回收再利用极为方便[12]。
与粉体和薄膜不同,TiO 2气凝胶为具有高比表面积的介孔材料,污染物可在其内外表面同时进行吸附和降解[13]。
TiO 2气凝胶是透明或半透明状固体,紫外光几乎可以完全穿透气凝胶颗粒,激发气凝胶表层及内部的TiO 2,使TiO 2释放出空穴和电子[14]。
另一方面,构成TiO 2气凝胶的基本颗粒非常小(通常为1～3nm ),处在量子尺寸范围,当紫外光照射激发时其表面生成的空穴和电子不易复合,从而大大提高了光催化活性[15,16]。
Dagan 等[14,17,18]制备出透明或半透明状的TiO 2气凝胶,比表面积高达495m 2/g ,XRD 检测表明,未焙烧的气凝胶中已有锐钛矿晶型的TiO 2,经500℃焙烧2h 后锐钛矿型TiO 2数量增加,晶型更加完善。
比较TiO 2气凝胶样品和商品TiO 2粉末(Degussa ,P25型)对水杨酸的光催化降解效果(见图1)[14],可以看出,TiO 2气凝胶的光催化活性最高,紫外光照射1.5h ,水杨酸的降解率达到70%,而TiO 2粉末对水杨酸的光催化降解率仅有20%;7h 后,水杨酸的降解率可达90%,而TiO 2粉末对水杨酸的降解率不足60%。
作者发现TiO 2气凝胶经焙烧后的初期,光催化活性有所下降,这是因为在其它实验条件相同的情况下,光催化剂对有机污染物的吸附能力也影响着它的降解效果,未焙烧的TiO 2气凝胶比表面积大,吸附能力较强,因而有很高的光催化活性,焙烧后的气凝胶比表面积下降,催化活性相应降低[14,17]。
作者还预测,通过改善TiO 2气凝胶的制备工艺,可以进一步提高其比表面积和光催化活性[18]。
a —TiO 2粉末;b —焙烧的TiO 2气凝胶;c —TiO 2气凝胶图1 水杨酸的光催化降解曲线TiO 2气凝胶对苯酚的光催化降解研究[19]显示出同样的结果,降解反应进行3h 时TiO 2粉末对苯酚的降解率只有12%,TiO 2气凝胶上苯酚的降解率已达34%。
42羟基苯甲酸的光催化降解研究结果也表明,TiO 2气凝胶的光催化活性远高于TiO 2粉末(Degussa P25型)[20]。
2 TiO 22SiO 2气凝胶通过混合TiO 2和SiO 2溶胶,以及共水解钛、硅的金属醇盐等方法可以制得TiO 22SiO 2醇溶胶,恒温一定时间后形成凝胶,经超临界干燥得到TiO 22SiO 2气凝胶[21]。
虽然SiO 2不具备光催化性能,但SiO 2的添加,使TiO 22SiO 2气凝胶的比表面积、吸附性能和光催化活性都得到提高。
Deng 等[19]研究了TiO 2气凝胶,以及TiO 2与SiO 2的摩尔比为1∶1、1∶2、1∶3、1∶5时的TiO 22SiO 2气凝胶对苯酚的光催化降解性能时发现,当TiO 2与SiO 2的摩尔比为1∶1时,TiO 22SiO 2气凝胶具有最佳的光催化活性。
Y oda 等[22]研究了TiO 22SiO 2气凝胶对苯酚的吸附和降解作用,认为TiO 2表面对苯酚的吸附作用较弱,而SiO 2的引入显著提高了气凝胶对苯酚的吸附性能,有利于光催化降解苯酚以及中间产物的完全氧化。
Anderson 等[23]发现,TiO 2与SiO 2之间存在协同效应,被降解污染物直接吸附在TiO 2表面上的比较少,而主要被SiO 2吸附,当SiO 2以分子或1～3nm 的小颗粒的形式均匀分散在TiO 2周围时,TiO 2的催化活性点附近的反应物浓度增大,从而改善了TiO 22SiO 2气凝胶的光催化活性。
CN -大量存在于电镀、热处理等金属加工业的废水中。
Ahmed 等[24]制备出TiO 2与SiO 2的摩尔比为1∶1.3、1∶1.5和1∶3.9的TiO 22SiO 2气凝胶,对Fe (CN )3水溶液中的CN -进行光催化降解实验,发现TiO 2与SiO 2的摩尔比为1∶3.9的TiO 22SiO 2气凝胶对CN -的光催化降解效果最好,6h 时CN -的去除率达到95%,而且重复使用3次后其光催化活性没有明显降低。
作者认为,随着SiO 2添加量的增大,TiO 22SiO 2气凝胶的孔隙率、比表面积和透明度都有所提高,TiO 22SiO 2气凝胶的光催化活性也相应提高。
作者还指出当采用TiO 2粉末为催化剂时,实验过程中的TiO 2粉末光催化剂难以全部回收,每次损失达10%左右,而块体粒径约为3mm 的TiO 22SiO 2气凝胶,可以全部回收。
G ao 等[25]也认为随着SiO 2的添加,TiO 22SiO 2气凝胶不但容易制成块状,而且其热稳定性和机械强度也得到提高。
而Malinowska 等[20]研究TiO 2气凝胶和TiO 22SiO 2气凝胶对42羟基苯甲酸、对氯苯酚和对硝基苯酚的光催化降解时却得出了不同的结论,与比表面积为73～96m 2/g 的TiO 2气凝胶相比,TiO 22SiO 2气凝胶的比表面积320～327m 2/g 要大得多,但其光催化活性却低于TiO 2气凝胶,作者认为这主要是因为TiO 22SiO 2气凝胶中TiO 2和SiO 2两相在原子尺寸范围上结合不充分(由IR 光谱图中Ti —O —Si 键含量很少证明)所致,但是作者没有进一步论证Ti —O —Si 键的含量与TiO 22SiO 2气凝胶光催化活性的关系。
以上文献中所涉及的TiO 2和TiO 22SiO 2气凝胶均由超临界干燥法制备。
近年来,作者用非・73・第3期王玉栋,等.气凝胶光催化剂的研究进展 超临界干燥新工艺制备出块状TiO 22SiO 2气凝胶,当钛硅比为1∶3时,经500℃焙烧后样品的比表面积高达283.26m 2/g ,孔分布集中在2～30nm ,最可几孔径为12.22nm 。
它对吡啶的光催化实验结果表明[26],在p H =7条件下,TiO 22SiO 2气凝胶对吡啶的降解率很高,8.5h 时可达97%,而此时TiO 2粉末对吡啶的降解率仅为60%,如图2[26]。
弱碱性条件下(p H =9)TiO 22SiO 2气凝胶对吡啶的光催化活性更高。
a —紫外光照空白实验;b —TiO 2粉末;c —TiO 22SiO 2气凝胶,p H =7图2 吡啶的光催化降解曲线3 CuO 气凝胶硝基苯酚和二硝基苯酚是农药、燃料和炸药工业废水中典型的难降解有机物,硝基苯酚的生物降解速率很低,而二硝基苯酚几乎无法进行生物降解,因此工业上在用活性污泥法降解含有硝基苯酚和二硝基苯酚的工业废水前首先需要进行光催化氧化处理,通常采用的光催化剂为CuO 或Cu 2O 颗粒,但它们的光催化活性都比较低。
Ban 2dara 等[27,28]制得CuO 气凝胶,比较了CuO 气凝胶、CuO 和Cu 2O 颗粒对22硝基苯酚的光催化降解效果,结果表明,它们对22硝基苯酚的降解10h 时的降解率分别为CuO 气凝胶95%,Cu 2O 颗粒70%,CuO 颗粒6%,显然CuO 气凝胶的光催化活性要高得多。
作者认为主要原因是CuO 和Cu 2O 粉末的比表面积都很小(分别为2m 2/g 和0.6m 2/g ),而CuO 气凝胶比表面积大得多(20m 2/g ),这使CuO 气凝胶表面的催化活性点数目增多,还增强了CuO 气凝胶对硝基苯酚的吸附能力;另一方面,与CuO 和Cu 2O 粉末只含有一种价态的Cu 离子,CuO 气凝胶中Cu 的价态组成为Cu +80%,Cu 2+15%,Cu 05%,不同价态的组合极大提高了CuO 气凝胶的光催化活性。