自組裝納米TiO2-AC復(fù)合材料及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦?zhàn)鳛榉垠w材料在光催化的應(yīng)用存在回收困難、易失活的問題，因此將二氧化鈦固定在多孔吸附性的載體上，不僅可以克服上述現(xiàn)象，還可以利用多孔吸附劑的優(yōu)良特性實(shí)現(xiàn)吸附性和光催化的耦合，提高光催化效率。本文以氧化改性的活性炭為基底，外側(cè)功能團(tuán)為巰基(SH)的自組裝單層(SH/AC)為模板，在低溫液相體系中，制備了納米TiO2/AC復(fù)合材料。并以亞甲基藍(lán)為目標(biāo)物，研究了不同粒度的活性炭、不同起始濃度的亞甲基藍(lán)、不同光照條件及不同重復(fù)使用情況下T

2、iO2/AC對亞甲基藍(lán)的光催化降解效果的影響，提出了TiO2/AC光催化降解亞甲基藍(lán)的反應(yīng)動力學(xué)模型，初步探討了AC的吸附作用和TiO2的光催化作用的耦合作用機(jī)理。主要研究結(jié)論如下:
　　 (1)改性的活性炭表面具有大量的活性基團(tuán)，如羥基、羧基、醚基等官能團(tuán)。以改性的AC為基底，自組裝制備以巰基為外側(cè)官能團(tuán)自組裝單層(SH/AC)。
　　 (2)以SH/AC為模板，在TiCl4濃度0.4 mol/L、pH值約2.0、水浴

3、溫度為80℃的液相反應(yīng)體系中制備納米TiO2/AC復(fù)合材料。對TiO2/AC進(jìn)行拉曼、紅外、高分辨透射電鏡分析，拉曼表征表明樣品是金紅石和銳鈦礦混合型二氧化鈦;紅外表征得出TiO2/AC表面保留了改性AC的表面官能團(tuán)并且增加了Ti-O鍵的振動峰。TEM對TiO2/AC的物相與微觀形貌進(jìn)行表征，表明TiO2/AC為晶粒粒徑約為3nm-6nm的銳鈦礦和金紅石的混合相。
　　 (3)對5mg/L亞甲基藍(lán)溶液，紫外光下和可見光下降解率分

4、別可達(dá)到99.7％和71.19％，與TiO2相比，紫外光和可見光下光催化效率提高了69.4％和61.1％。進(jìn)而驗(yàn)證了納米TiO2AC光催化劑降解亞甲基藍(lán)的反應(yīng)的一級動力學(xué)結(jié)果即:紫外光下TiO2/AC的光催化降解的表觀反應(yīng)速率常數(shù)約是TiO25.18倍。
　　 (4)對光催化降解后的TiO2/AC進(jìn)行紅外分析表明，紫外光下的光催化比可見光下的光催化對亞甲基藍(lán)分子分解的更徹底。在紫外光照射后TiO2/AC上的亞甲基藍(lán)的C=N、C=