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孔陶瓷光催化劑，并將其應(yīng)用于水中有機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。實驗結(jié)果表明，當焙燒溫度為800℃時，TiO2陶瓷光催化劑仍為銳鈦礦，且具有分級孔結(jié)構(gòu)。此外，通過對陶瓷催化劑孔隙率和抗壓強度的測試可知，當焙燒溫度從700℃升高到900℃時，孔隙率分別為97.1％，92.5％，87％，抗壓強度從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到95％。
　　其次，在上述實驗研究基礎(chǔ)上為了進一步提高陶瓷的光催化劑性能，本文以SiO2/TiO2復合體為粉體，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。實驗結(jié)果表明，催化劑在焙燒溫度為900℃時，TiO2仍為單一的銳鈦礦，通過氮氣吸附脫附，壓汞儀及掃描電鏡的測試可以得出，多孔陶瓷光催化劑存在大孔/介孔結(jié)構(gòu)。此外，通過對

4、陶瓷光催化劑的孔隙率和抗壓強度的測試可知，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，對初始濃度為10mg/L的羅丹明B溶液，在pH為11時，經(jīng)20W的UV-A照射下，光催化反應(yīng)時間為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到99％。
　　為了研究在光催

5、化反應(yīng)過程中的降解機制，在光催化反應(yīng)當中加入不同自由基捕獲劑，得出兩種漂浮型分級孔光催化劑自由基對污染物作用的強弱順序都為:·O2-＞h+＞·OH。
　　最后，將兩種漂浮型分級孔陶瓷光催化劑應(yīng)用連續(xù)流淺池型光催化反應(yīng)器中，在水力停留時間為1h，pH為11時，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％。在水力停留時間為1h時，再將兩種漂浮型分級孔陶瓷光催化劑應(yīng)用連續(xù)流淺池型光催化反應(yīng)器中降解模擬染