纳米TiO2/Ag/AgI复合光催化剂的制备表征及其降解水中苯酚的研究

来源 :苏州科技学院 苏州科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jipeng4610190
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苯酚毒性大,难以生物降解,是工业废水中常见的污染物之一,对于如何处理此类废水,一直是各国学者研究的热点。以纳米TiO2为催化剂的光催化氧化技术因其反应条件温和、环境友好等优点,为苯酚的降解提供了新的途径。本文采用溶胶-凝胶法合成纳米TiO2/Ag/AgI复合催化剂,采用光催化氧化法处理水中苯酚,就催化剂的制备、改性、表征、光降解苯酚机理等展开了如下工作:  (1)以钛酸四丁酯为原料,AgNO3为银源,制备纳米Ag/TiO2复合催化剂。用XRD、SEM、BET等方法对复合催化剂进行表征发现,焙烧温度对催化剂的晶型、粒径有较大影响。随着焙烧温度的升高,TiO2的晶型由锐钛矿型向金红石型转化,且粒径不断变大;掺Ag之后,催化剂的粒径减小,比表面积大幅度的增大,这表明掺Ag能起到细化粒子的作用。研究了焙烧温度、pH、反应时间、催化剂投加量等因素对苯酚降解率的影响。结果表明,当苯酚初始浓度为50mg/L,pH为5.35,复合催化剂投加量为1g/L,15W紫外灯光照射3h,焙烧温度450℃,掺Ag量为0.5%的纳米Ag/TiO2复合催化剂对苯酚的降解率可达99.5%,这是因为掺入银之后,能抑制光生载流子的复合;当在太阳光下时其降解率可达58%,可能是因为银对光的敏感性,使复合催化剂的光谱响应范围拓展至可见光区域。  (2)以钛酸四丁酯为原料,AgNO3为银源为银源,以KI为碘源,制备纳米TiO2/AgI复合催化剂。对催化剂进行表征发现,随着掺AgI量的不断提高,所制备的催化剂中的比表面积先增大后降低,相比纯TiO2均有较大幅度的提高,并使催化剂的光响应范围大幅度的扩展到可见光。选用最优纳米TiO2/AgI复合催化剂降解水中苯酚,结果表明,在500℃焙烧温度下,AgI:TiO2(摩尔比)为0.004时,当苯酚初始浓度为50mg/L,pH=5.35,催化剂投加量为1g/L,反应3h时,在紫外光和太阳光下苯酚降解率分别可达95.5%和76.8%,可能因为碘化银对光的敏感性,使复合催化剂发生红移。综合比较上述复合催化剂的催化性能发现,在紫外光下,纳米Ag/TiO2复合催化剂优于纳米TiO2/AgI复合催化剂,原因可能是AgI发生一定的团聚现象;在太阳光下,结果相反,是由于AgI感光性更好。
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