炭吸附二氧化钛基材料的制备及其光催化降解水中污染物的性能研究

来源 :内蒙古科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxf19860413
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随着社会经济发展,由能源过度消耗带来的诸多环境问题(如废水的处理,空气的净化等)受到了全世界政府和专家学者广泛关注。目前,废水处理的方式多种多样,其中应用最为广泛的是膜分离技术,但这项技术存在单独选择性分离,稳定性差,且膜面易被污染等问题。而半导体光催化氧化技术因其催化效率高,反应条件温和,操作简便,非选择性地降解水中污染物等优点,得到了人们的密切关注。在各种半导体催化剂中,二氧化钛(TiO2)相对较高的量子产率,便宜和较高的稳定性等优点已被证明是光催化剂中用途最广泛的材料。然而,TiO2具有高的载流子复合率,并且在可见光范围内没有响应的弊端制约其进一步的应用。因此寻求具有较高转换效率的新型半导体光催化材料或对TiO2半导体改性均具有重要的经济意义和环保意义。(1)采用炭吸附沉淀法,以钛酸异丙酯和乙酸锌为原料,制备ZnO/TiO2纳米复合粉体;以钛酸异丙酯和硅酸乙酯为原料,制备SiO2/TiO2纳米复合粉体;以钛酸四丁酯和醋酸镧为原料,制备La2O3/TiO2纳米复合粉体。采用热重分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见分光光度计(UV-VIS)等手段对其结构性能进行表征。结果表明:在制备过程中加入炭黑,有效地阻止了粉体在制备、干燥及焙烧过程的团聚和烧结,制得的粉体结晶度高、颗粒均匀,分散性好。(2)选择甲基橙(MO)水溶液通过降解效果来评估制备的纳米复合粉体光催化活性。结果表明:在煅烧温度为600℃,炭吸附沉淀法制备的ZnO/TiO2复合粉体,晶粒尺寸最小,为24 nm,比表面积最大,为80.35 m2/g,且在紫外光照射下60 min后,光催化MO降解率最好,为96%,是普通沉淀法制备的ZnO/TiO2的6倍多;炭吸附沉淀法制备的SiO2/TiO2复合粉体,在600℃焙烧得到的粉体,平均晶粒尺寸为12 nm,比表面积为80.32 m2/g,在紫外光照射下50 min后MO几乎完全分解,降解率高达98%,是纯TiO2作为催化剂降解率的4倍多;炭吸附沉淀法制备的La2O3/TiO2复合粉体,在600℃煅烧后光催化效果最好,且在可见光照射60 min后,MO的降解率为92.25%,是普通沉淀法制得La2O3/TiO2的3倍多,光催化活性显著提高。
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