【摘 要】
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二氧化钛在空气净化、水的杀菌消毒和含有机污染物的废水光催化降解中有重大的应用，且无二次污染，成为目前最引起科学家关注的绿色环保型催化剂之一。介孔TiO2由于具有很高的比表面积和规整的介孔孔道，具有比TiO2更优越的物理和化学性能，通过掺杂过渡金属离子制备介孔复合材料，能有效提高其光催化活性和反应效率，在处理废水有机污染物等方面具有广阔的应用前景。本项研究以三嵌段共聚物P123作模板，采用溶胶-凝胶
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二氧化钛在空气净化、水的杀菌消毒和含有机污染物的废水光催化降解中有重大的应用，且无二次污染，成为目前最引起科学家关注的绿色环保型催化剂之一。介孔TiO2由于具有很高的比表面积和规整的介孔孔道，具有比TiO2更优越的物理和化学性能，通过掺杂过渡金属离子制备介孔复合材料，能有效提高其光催化活性和反应效率，在处理废水有机污染物等方面具有广阔的应用前景。
本项研究以三嵌段共聚物P123作模板，采用溶胶-凝胶法制备掺杂Mn2+和Yb3+的介孔TiO2复合材料，利用χ-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-解吸分析和傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等手段对样品进行表征。结果表明：金属离子的掺杂对改性介孔二氧化钛的晶型和平均粒径有很大的影响；Mn2+和Yb3+离子起到了光生电子捕获剂的作用，减少了光生电子-空穴对的复合几率；金属离子的掺杂量对TiO2的光催化活性有一定的影响，掺杂量过大时，会有多余的金属离子包裹在TiO2的表面，阻碍了紫外线对TiO2的照射，影响TiO2的光催化活性。适量Mn2+和Yb3+掺杂能有效抑制纳米TiO2晶粒的成长，使晶体发育良好，粒度分布均匀，产物分散性较好；Mn2+和Yb3+均匀分散在TiO2中；金属离子掺杂使TiO2粒子表面含有大量羟基，有利于提高TiO2的光催化活性，提高TiO2对太阳光的利用率。
以对氯苯酚为目标降解物，考察了掺杂过渡金属离子后介孔TiO2光催化性能的变化。发现掺杂后的介孔TiO2复合材料比纯的介孔TiO2有更好的光催化性能，能有效提高对氯苯酚的光催化降解。介孔TiO2复合材料光催化氧化降解反应受温度、催化剂用量、通氧方式、光照时间的影响较大：温度升高有利于目标降解物的去除；催化剂用量存在一个最佳值。用量过多或过少都会影响光催化反应的降解率。过少的催化剂不足以完全降解有机物，过多则会使溶液变的混浊，使紫外光难以透过，阻碍紫外线对TiO2的照射，从而降低TiO2的催化效率；通氧方式对降解效果也有很大的影响，通入工业氧时，降解效果最佳，通空气次之，不通气，降解效果最差；光催化反应的降解率随光照时间的增长而增大，反应速率均是先快后慢。
分别以Mn2+/TiO2和Yb3+/TiO2介孔复合材料作催化剂处理造纸废水，考察了光催化体系中光照时间、催化剂的用量、初始pH值、通氧方式等对降解造纸废水的影响因素，探明了在反应条件为：催化剂用量为1.5g/L、初始pH=12、连续通氧条件下降解效果最佳，在紫外光照射下，反应12h后，废水的CODcr去除率分别达到78.3％和75.3％，色度去除率分别达到92.5％和91.4％。与纯的介孔TiO2相比均有了很大提高。
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