Ce-TiO2-SiO2復(fù)合納米纖維的制備及其光催化降解亞甲基藍(lán)的研究.pdf

1、染料廢水因其具有有機(jī)物濃度高、色度大、成分復(fù)雜、難生物降解、脫色困難等特點(diǎn)，一直是工業(yè)廢水處理的難點(diǎn)。光催化氧化是一種綠色高效的高級(jí)氧化技術(shù)，近年來(lái)在染料廢水處理中得到了應(yīng)用。目前最常用的光催化劑是納米TiO2，但是，由于TiO2只能被紫外光激發(fā)，太陽(yáng)能利用率不高，而且在催化反應(yīng)過(guò)程中容易流失、難以回收，這些局限性限制了TiO2的實(shí)際應(yīng)用。因此，研制對(duì)可見(jiàn)光有相應(yīng)的且易于回收的光催化劑具有重要意義。
　　 本文以鈦酸丁酯、正硅酸

2、乙酯、硝酸鈰為主要原料，在溶膠-凝膠法基礎(chǔ)上復(fù)合靜電紡絲技術(shù)制備了不同Ce摻雜量的TiO2/SiO2復(fù)合纖維，并以亞甲基藍(lán)為目標(biāo)污染物，研究了在模擬太陽(yáng)光下制得的催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解行為，探討了Ce摻雜量、催化劑用量、亞甲基藍(lán)初始濃度、溶液初始pH值、無(wú)機(jī)陰離子等因素對(duì)光催化活性的影響，同時(shí)討論了在不同反應(yīng)條件下光催化降解亞甲基藍(lán)的動(dòng)力學(xué)特征。在此基礎(chǔ)上，對(duì)Ce-TiO2/SiO進(jìn)行了一些列的表征實(shí)驗(yàn)，通過(guò)XRD、SEM、TEM

3、、IR、TG和UV-Vis DRS等手段對(duì)光催化劑的微觀結(jié)構(gòu)及形貌特征進(jìn)行了分析，得到光催化劑與亞甲基藍(lán)之間的構(gòu)效關(guān)系。研究結(jié)果表明：
　　 (1)采用溶膠-凝膠復(fù)合靜電紡絲法得到的干凝膠纖維在400℃焙燒4h后，能夠成功得到Ce-TiO2/SiO2復(fù)合纖維。該纖維狀光催化劑呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，有效地提高了催化劑的比表面積。
　　 (2)稀土元素Ce的有效摻雜可以顯著提高光催化劑的催化活性，且摻雜量存在一個(gè)最佳值，當(dāng)nCe:

4、nTi＝0.2％時(shí)光催化劑的催化活性最好；
　　 (3)催化劑投加量、亞甲基藍(lán)的初始濃度、溶液初始pH值等都是影響光催化降解效果的重要因素。在最佳催化條件下，Ce摻雜量為0.2%、催化劑投加量為100 mg/L、pH為11時(shí)，200 mL2.5 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液在模擬太陽(yáng)光輻射120 min后，降解率可達(dá)92.6%；
　　 (4)無(wú)機(jī)陰離子NO3-、SO42-、C1-的存在對(duì)亞甲基藍(lán)的光催化降解均具有抑制作用，其作

5、用大小為Cl-＞ NO3-＞SO42-。
　　 (5)在模擬太陽(yáng)光照射條件下，實(shí)驗(yàn)制備的Ce-TiO2/SiO2纖維及粉體光催化劑催化降解亞甲基藍(lán)的效果均優(yōu)于P25，粉體的光催化效率略高于纖維催化劑，但相較于納米粉末，納米纖維具有易于固定和回收等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)造成二次污染，所以作為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的催化劑，納米纖維更為實(shí)用和有效。
　　 (6)在模擬太陽(yáng)光作用下，研究了不同Ce摻雜量、催化劑用量、亞甲基藍(lán)初始濃度、無(wú)機(jī)陰離子等反應(yīng)條