【摘 要】
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光催化技术具有反应条件温和、无污染、低能耗等特点,因而在环境保护、能源转换、新物质合成等方面具有广阔的应用前景。通过多种改性手段改善催化剂的活性,提高催化剂的光催化
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光催化技术具有反应条件温和、无污染、低能耗等特点,因而在环境保护、能源转换、新物质合成等方面具有广阔的应用前景。通过多种改性手段改善催化剂的活性,提高催化剂的光催化效率是将这一技术推向实际应用的重要环节。本文从固体废弃物再资源化、环境污染防治和半导体光催化材料制备的低成本化出发,提出将含钛高炉渣作为光催化材料进行综合利用的新方法。本文在综述半导体光催化材料的光催化机理及应用的基础上,利用处理过的含钛高炉渣作为光催化材料,研究光催化降解亚甲基蓝溶液的多种影响因素,以寻求含钛高炉渣综合利用的新途径。
实验所用光源为波长254nm和365nm的紫外灯,将含钛高炉渣作为光催化材料,悬浮于溶液中进行光催化反应。以亚甲基蓝降解率为评价指标,进行光催化降解的实验研究。
首先进行了含钛高炉渣作为光催化材料降解亚甲基蓝溶液的初步研究。结果表明:含钛高炉渣具有较好的光催化性能;材料的热处理温度、紫外光波长、反应时间、溶液的初始浓度、溶液的pH值和强氧化剂H<,2>O<,2>对光催化效果均有一定程度的影响。600℃处理的含钛高炉渣光催化效果较为显著。254nm波长紫外光照射比365nm波长紫外光照射下的含钛高炉渣降解率高。随着反应时间的增加,含钛高炉渣对亚甲基蓝溶液的降解率也逐渐增大。适当的溶液初始浓度、溶液的pH值和强氧化剂H202均对亚甲基蓝溶液降解有提高作用。
其次进行了含钛高炉渣改性处理后作为光催化材料降解亚甲基蓝溶液的深入研究。利用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis等多种测试手段,从氧化和还原两个角度对改性含钛高炉渣的催化活性和表面性能进行了系统的研究,探讨了改性机制,分析了催化剂氧化还原性能的关系。结果表明:适量掺杂金属Cu、稀土氧化物CeO<,2>和Y<,2>O<,3>、过渡金属离子Fe<3+>、ZrO<,2>等均对亚甲基蓝溶液降解率有显著提高。微波处理过后的含钛高炉渣比未经过处理的光催化性能提高较多,其中,在微波处理50min后提高的最多,提高了26.71%。磁场处理对含钛高炉渣降解亚甲基蓝溶液的光催化性能有所促进,其中磁场为6T时降解效果较好,降解率为64.48%。
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