Cr、Mo、W摻雜TiO2-ZnTiO3的制備及光催化性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新興的水處理技術(shù)，二氧化鈦由于其具有獨(dú)特的無毒無害等優(yōu)點(diǎn)自發(fā)現(xiàn)以來就受到了研究者的廣泛關(guān)注。但TiO2不能被可見光激發(fā)，光生電子和空穴復(fù)合率高的缺點(diǎn)又限制了其應(yīng)用。針對(duì)二氧化鈦存在的這兩大缺點(diǎn)，研究者嘗試了多種方法對(duì)二氧化鈦進(jìn)行改性，離子摻雜和半導(dǎo)體復(fù)合就是兩種重要的改性方法。近年來有了將兩種改性方法相結(jié)合方面的報(bào)道，如用溶膠-凝膠法合成了N-TiO2/ZnO，對(duì)苯、甲苯和二甲苯的降解率：N-TiO2

2、/ZnO>N-TiO2>TiO2/ZnO。
　　ZnTiO3是一種價(jià)帶、導(dǎo)帶與TiO2都比較接近的禁帶為3.06 eV的半導(dǎo)體材料，易與TiO2形成復(fù)合半導(dǎo)體。本文以TiO2/ZnTiO3為基體，以硝酸鉻、鉬酸鈉、鎢酸鈉為摻雜劑合成了一系列原料投加比不同的光催化劑，通過XRD、XPS、SEM、UV-Vis、FT-IR等手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征:
　　(1)通過溶膠-凝膠法合成了具有可見光催化能力的Cr-TiO2/ZnTiO3，

3、SEM結(jié)果表明催化劑由10-50 nm范圍的大小不同的顆粒組成。以RhB(羅丹明B)為模擬污染物，考察了原料投加比、催化劑投加量以及pH等條件的影響，研究了Cr-TiO2/ZnTiO3的穩(wěn)定性。降解結(jié)果表明，原料投加摩爾比為Cr:Ti:Zn=0.0075:1:0.3的催化劑對(duì)RhB的降解效果較好，并用此比例的催化劑降解丁基羅丹明B。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cr-TiO2/ZnTiO3對(duì)羅丹明B和丁基羅丹明B兩種溶液均具有較好的降解效果，降解率比C

4、r-TiO2和TiO2/ZnTiO3都高。Cr-TiO2/ZnTiO3降解50 mg/L RhB溶液8h，COD去除率為88％，以濃度表示時(shí)RhB的去除率為95%。
　　(2)以鈦酸丁酯為鈦源、醋酸鋅為鋅源、鉬酸鈉為鉬源，選用溶膠-凝膠的制備方法合成了不同比例的Mo-TiO2/ZnTiO3催化劑。Mo-TiO2/ZnTiO3對(duì)可見光的吸收能力比Mo-TiO2、TiO2/ZnTiO3、TiO2強(qiáng)。以500 W氙燈為光源、RhB溶液為

5、模擬污染物考察催化劑的活性，研究了煅燒溫度、Mo及Zn含量、RhB濃度、催化劑濃度的影響。Mo-TiO2/ZnTiO3循環(huán)使用三次，對(duì)RhB的去除率變化較小，Mo-TiO2/ZnTiO3比較穩(wěn)定。對(duì)RhB的降解率，Mo-TiO2/ZnTiO3比Mo-TiO2、TiO2/ZnTiO3都要高。Mo-TiO2/ZnTiO3 在pH=4的條件下光照2h，對(duì)丁基羅丹明B的降解率可達(dá)89%。
　　(3)選用溶膠-凝膠法的制備方法，用

6、鎢酸鈉作為摻雜劑制備出了一系列不同W、Zn含量的W-TiO2/ZnTiO3納米顆粒?？疾炝遂褵郎囟?、原料投加比、催化劑濃度的影響，研究了W-TiO2/ZnTiO3的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，投加比為W:Ti:Zn=0.01:1:0.3的W-TiO2/ZnTiO3催化劑經(jīng)500℃煅燒，對(duì)RhB的降解效果最好且具有很好的穩(wěn)定性。還研究了W-TiO2/ZnTiO3對(duì)丁基羅丹明B的降解情況，最佳降解條件為：丁基羅丹明B濃度為3 mg/L,催化劑投加