漂浮型多孔晶態(tài)TiO2陶瓷光催化劑的合成及應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體TiO2具有優(yōu)異的光催化性質(zhì)，可應(yīng)用在凈化、降解水中有機(jī)污染物等很多領(lǐng)域。由于粉末態(tài)TiO2在使用后存在回收困難、回收成本高、無(wú)法循環(huán)使用等弊病，使得TiO2的使用受到一定的局限。為了解決這一難題，制備一種既方便回收使用，又有較高光催化活性的催化劑受到關(guān)注。因此，本文采用室溫冷凍干燥法成功制備了兩種分級(jí)孔陶瓷光催化劑，并將其應(yīng)用于水中有機(jī)污染物降解取得了較好的效果。
　　首先，以高熱穩(wěn)定性介孔TiO2為粉體，采用室溫冷凍干燥

2、法制備了多孔晶態(tài)TiO2陶瓷光催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)焙燒溫度為800℃時(shí)，TiO2陶瓷光催化劑仍為銳鈦礦，且具有分級(jí)孔結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)對(duì)陶瓷催化劑孔隙率和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試可知，當(dāng)焙燒溫度從700℃升高到900℃時(shí)，孔隙率分別為97.1％，92.5％，87％，抗壓強(qiáng)度從0.28MPa增加到1.38MPa。焙燒溫度為800℃條件下所制備的多孔晶態(tài)TiO2陶瓷光催化劑，對(duì)初始濃度為10mg/L的羅丹明B溶液，在pH為11，經(jīng)20W的UV-A照

3、射下，光催化反應(yīng)時(shí)間為5h，可得95％的羅丹明B降解率，且循環(huán)使用6次后降解率仍然可以達(dá)到95％。
　　其次，在上述實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步提高陶瓷的光催化劑性能，本文以SiO2/TiO2復(fù)合體為粉體，采用室溫冷凍干燥法制備了多孔晶態(tài)SiO2/TiO2陶瓷光催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑在焙燒溫度為900℃時(shí)，TiO2仍為單一的銳鈦礦，通過(guò)氮?dú)馕矫摳?，壓汞儀及掃描電鏡的測(cè)試可以得出，多孔陶瓷光催化劑存在大孔/介孔結(jié)構(gòu)。此外，通過(guò)對(duì)

4、陶瓷光催化劑的孔隙率和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試可知，焙燒溫度從800℃升高到1000℃，孔隙率分別為91％，86.7％,80.1％，抗壓強(qiáng)度從0.43MPa增加到1.92MPa。焙燒溫度為900℃條件下所制備的多孔晶態(tài)SiO2/TiO2陶瓷光催化劑，對(duì)初始濃度為10mg/L的羅丹明B溶液，在pH為11時(shí)，經(jīng)20W的UV-A照射下，光催化反應(yīng)時(shí)間為3h，可得99％的羅丹明B降解率，且循環(huán)使用6次后降解率仍然可以達(dá)到99％。
　　為了研究在光催

5、化反應(yīng)過(guò)程中的降解機(jī)制，在光催化反應(yīng)當(dāng)中加入不同自由基捕獲劑，得出兩種漂浮型分級(jí)孔光催化劑自由基對(duì)污染物作用的強(qiáng)弱順序都為:·O2-＞h+＞·OH。
　　最后，將兩種漂浮型分級(jí)孔陶瓷光催化劑應(yīng)用連續(xù)流淺池型光催化反應(yīng)器中，在水力停留時(shí)間為1h，pH為11時(shí)，兩種陶瓷光催化劑降解10mg/L羅丹明B，降解率為分別為81.7％和85.1％。在水力停留時(shí)間為1h時(shí)，再將兩種漂浮型分級(jí)孔陶瓷光催化劑應(yīng)用連續(xù)流淺池型光催化反應(yīng)器中降解模擬染