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采用固载型杂多酸(HPA)为催化剂的非均相光催化已成为光催化化学领域的一个新的分支,近年来已经引起了研究者的广泛关注,并且取得显著的进展。虽然在均相体系中,HPA在近紫外光辐射下表现一定的光催化活性,然而,HPA的比表面积限制了其固有光催化活性的发挥,给催化剂的分离与回收带来了困难。另外,HPA在极性溶剂中溶解度很高,这些缺点限制了其实际应用。因此,制备新型不溶性、并具有优异物理化学性质的固载型}IPA光催化材料是当今颇具挑战性的课题。
本文研究了三种负载杂多酸(PMoV/TiO2、PMo/TiO2和SiMo/Al2O3)的光催化性能,并对催化反应的动力学过程进行分析。
杂多酸通过酸化法制得,PMoV/TiO2、PMo/TiO2是通过溶胶-凝胶法负载制得,SiMo/Al2O3通过浸渍法负载制得。用IR光谱对杂多酸进行了表征,结果表明,经负载后,杂多酸仍保持原keggin型结构。
分别以三种不同的染料(甲基橙、中性红、结晶紫)为目标污染物进行光催化性能研究,与未负载的杂多酸进行了比较,实验结果表明:PMoV/TiO2对甲基橙、PMo/TiO2对中性红、SiMo/Al2O3对结晶紫在太阳光下均有良好的降解效果,并且降解效果与染料初始浓度、催化剂、氧化剂的投加量、光强度有密切关系;改变反应条件或添加不同的添加剂对降解过程也有显著影响;另外,浸渍法负载过程也影响着催化剂的光催化性能;催化剂的循环使用实验表明,通过溶胶.凝胶方法负载制得的催化剂具有很好的重复使用性能,而通过浸渍法负载,催化剂易溶脱,重复使用性能不佳。本文分别对三种催化反应进行了动力学研究。分析得出:三个反应均符合L-H模型,均能用L-H方程来模拟。并且PMoV/TiO2光催化降解甲基橙属于一级反应;PMo/TiO2光催化降解中性红过程不是单一的几级反应,经过分析得出,该过程前40min属于零级反应,而后120min属于一级反应:SiMo/Al2O3光催化降解结晶紫反应的动力学过程较为复杂,介于零级和一级反应之间。