【摘 要】
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对苯二酚(Hydroquinone,HQ)是一种常见的具有毒性的化学品,对人类和环境都存在着潜在危害性。本研究以钛酸四丁酯为钛源,以五水硝酸锆和六水硝酸钇为前驱体,采用溶胶-凝胶法成功制备了纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Zr/Y-TiO2光催化剂。光催化复合材料通过XRD、TEM、EDS、XPS、PL和ESR等表征方法反映其物理化学性质,探寻纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Z
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对苯二酚(Hydroquinone,HQ)是一种常见的具有毒性的化学品,对人类和环境都存在着潜在危害性。本研究以钛酸四丁酯为钛源,以五水硝酸锆和六水硝酸钇为前驱体,采用溶胶-凝胶法成功制备了纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Zr/Y-TiO2光催化剂。光催化复合材料通过XRD、TEM、EDS、XPS、PL和ESR等表征方法反映其物理化学性质,探寻纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Zr/Y-TiO2四种催化剂在光催化降解对苯二酚时其性能差异的原因及其机理。实验结果表明,Zr/Y-TiO2复合光催化剂粉末的最佳制备条件为:Zr和Y的掺杂比分别为6%和0.5%,煅烧温度为500℃,煅烧时间为2 h。在光源功率为480W,波长为365 nm的紫外灯照射下,将合成的上述四种催化剂用于光催化降解对苯二酚实验。经光催化50 min后,纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Zr/Y-TiO2的降解率分别为33.95%、79.55%、90.30%和96.58%,其中Zr/Y-TiO2的光催化降解率较纯TiO2提升了62.63%。本研究对所制备催化剂的物理化学性质进行表征。结果表明,元素Zr、Y的加入有效地抑制了TiO2的团聚作用,有助于其比表面积的增加。BET结果显示纯TiO2、Y-TiO2、Zr-TiO2和Zr/Y-TiO2的比表面积依次为2.26m~2/g、22.35m~2/g、34.37m~2/g和42.36m~2/g,比表面积明显增大,有利于污染物与催化剂表面接触的活性位点的增多,从而提高其光催化性能。Zr/Y-TiO2的禁带宽度相较于其他三种催化剂有着轻微的增大,虽然较大的Eg不利于e-的转移,但由于元素Zr、Y的加入使得所制备的Zr/Y-TiO2光催化剂中的e-和h+的复合率降低,有利于光催化性能的提高。通过淬灭实验结合ESR表征探究复合材料的光催化机理。由结果分析可知,在光催化降解对苯二酚实验中,?O2-、h+和?OH三种自由基均参与了作用,最终将对苯二酚完全氧化为CO2和H2O。
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