特定形貌納米TiO2的制備、光催化性能及應(yīng)用研究.pdf

1、納米 TiO2因具有高活性、安全無(wú)毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn)在光催化領(lǐng)域倍受青睞，但是納米 TiO2存在分散不均、易團(tuán)聚、易失活、難以回收等缺點(diǎn)。因此制備出純度高，粒子尺寸、大小、形貌可控，分散性及質(zhì)量穩(wěn)定性好的納米TiO2粉體是目前研究的熱點(diǎn)。本研究制備出具有特殊形貌的納米TiO2光催化劑，并對(duì)其形貌、粒度等進(jìn)行表征；選擇較難降解的有機(jī)染料化合物甲基橙作為目標(biāo)降解物，研究所制備納米 TiO2樣品的光催化性能，并對(duì)光催化過(guò)程中的降

2、解動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析；最后將制備的TiO2樣品應(yīng)用于奧克托今（HMX）廢水的實(shí)際降解中。本課題的研究為納米 TiO2光催化劑的制備及其在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的參考。
　　本文首先采用溶膠-凝膠法與自組裝技術(shù)相結(jié)合的工藝，以表面活性劑聚乙二醇（PEG）為模板制備出了具有特殊形貌的納米 TiO2空心微球。采用FTIR、XRD、TEM、BET、TG-DTA等方法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了分析表征，微球直徑為100nm-200nm且分散性良好；通過(guò)對(duì)甲

3、基橙溶液的催化實(shí)驗(yàn)得出500℃煅燒下組裝四層的銳鈦礦相TiO2空心微球光催化效果最佳，產(chǎn)物用量2.5g/L時(shí)在2h內(nèi)對(duì)10mg/L甲基橙溶液的催化效果可達(dá)到97.25％。光催化效率重復(fù)性測(cè)試表明使用三次后催化效率仍為83.35%。
　　以制備的銳鈦礦相納米 TiO2空心微球?yàn)榍膀?qū)物，采用水熱法對(duì)其加工改性，在礦化劑的存在下，反應(yīng)72h后制備了具有特殊形貌的高活性纖維狀二氧化鈦。采用XRD、TEM、SEM等手段對(duì)產(chǎn)物的形貌和粒度進(jìn)行

4、了表征。制得的TiO2纖維無(wú)需高溫煅燒即為銳鈦礦相，長(zhǎng)度達(dá)到微米級(jí)，長(zhǎng)徑比為52-56且分散性好，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)甲基橙溶液的催化實(shí)驗(yàn)，TiO2纖維的用量為5g/L時(shí)在30min內(nèi)降解率達(dá)到70%以上，光催化效率重復(fù)性測(cè)試表明使用三次后催化效率仍達(dá)到60%以上。
　　在光催化性能的研究實(shí)驗(yàn)中，采用分光光度法分別對(duì)甲基橙溶液初始濃度、溶液 pH值、TiO2空心微球催化劑用量等多種因素進(jìn)行了條件優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)中得出適宜的催化劑的用量為3