ZnO-TiO2復(fù)合體的改性及其光催化性能研究.pdf

1、隨著地球環(huán)境惡化程度的加深,人們的環(huán)保意識也在不斷增強,對環(huán)境保護的方法和手段已同趨科學(xué)化、合理化、“綠色”化。尤其是在對有機染料廢水的處理中,開始采用光催化氧化技術(shù),將廢水中的有機污染物通過半導(dǎo)體催化劑,在常溫下降解成無毒、無害的小分子物質(zhì)。但半導(dǎo)體催化劑在光催化反應(yīng)中,尚不能對光能進(jìn)行較好的利用。因此,如何改性半導(dǎo)體催化劑,使其在光催化反應(yīng)中發(fā)揮最大的效率已成為目前研究的熱點。
　　 本文用溶膠凝膠法制備了ZnO-TiO2復(fù)

2、合體,并通過摻雜不同金屬對其進(jìn)行改性,制得摻鑭、摻銦、摻銀、摻銅以及摻鐵的ZnO-TiO2復(fù)合體催化劑。以活性艷蘭KN-R為模擬廢水,研究ZnO-TiO2復(fù)合體及其改性后的催化劑對活性艷蘭KN-R光催化降解的影響因素。得出了染料廢水處理的適宜工藝條件,并研究了反應(yīng)的動力學(xué)特性。
　　 研究結(jié)果表明:在煅燒溫度為530℃的條件下,通過溶膠凝膠法制備的ZnO-TiO2復(fù)合體,具有粒徑較小,比表面積較大,光催化性能顯著等多項優(yōu)點。其中

3、以TiO2摻入量20％的催化劑效果最佳,并通過XRD、SEM、TG-DSC和UV-Vis等多項表征進(jìn)行輔助說明。
　　 改性后的ZnO-TiO2復(fù)合體,以離子半徑較大的金屬銀、鑭、銦摻雜效果較好。同時,外界的因素對其光催化效果也具有較大的影響:酸性條件可以提高稀土元素?fù)诫s的ZnO-TiO2催化劑的光催化性能,堿性條件對銀、鐵摻雜的ZnO-TiO2催化劑的催化更有利;催化劑投加量多以2g·L-1和3g·L-1最佳,投加量過多或過少

4、都會降低催化劑的光催化反應(yīng)速率。在制備的各催化劑中,鑭、銦摻雜的ZnO-TiO2復(fù)合體催化劑的最佳投加量為2g·L-1,銀、銅和鐵摻雜的ZnO-TiO2復(fù)合體催化劑的最佳投加量為3g·L-1;可降解的活性艷蘭KN-R溶液的最佳初始濃度在85-100mg·L-1之間,初始濃度過高或過低都不利于光催化的降解和催化劑的有效利用。其中,鑭、銀、銅和鐵摻雜的ZnO-TiO2復(fù)合體催化劑在降解活性艷蘭KN-R時,溶液的最佳初始濃度為85mg·L-1