強(qiáng)化傳遞型Zr摻雜有序介孔SiO2-void-TiO2填充PVDF光催化膜的研究.pdf

1、TiO2光催化劑因具有高活性、安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是一種極具發(fā)展前景的污水處理技術(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中,TiO2粒子因粒徑過(guò)小,導(dǎo)致回收繁瑣,且易造成二次污染。目前,在TiO2粒子表面包覆一層SiO2層,制備具有納米空隙結(jié)構(gòu)的SiO2/void/TiO2,而后將其均勻填充到有機(jī)載體中,可以較好的解決TiO2粒子固定化和有機(jī)載體降解等問(wèn)題。但是TiO2光催化劑的實(shí)際應(yīng)用受到了SiO2外殼孔道的親水親油性和孔道尺寸大小等影響,導(dǎo)

2、致光催化過(guò)程中SiO2外殼孔道形成的水通路傳質(zhì)能力較弱,從而降低傳質(zhì)和傳光效率,光催化效果較差。因此在光催化過(guò)程中提高傳質(zhì)傳光效率非常具有意義。
　　本論文在P123和油酸的協(xié)同作用下,氧氯化鋯和正硅酸乙酯在TiO2粒子表面共水解形成有序介孔且孔道方向沿徑向分布的摻雜Zr元素的SiO2外殼,得到Zr-SiO2/void/TiO2光催化粒子(Zr-SVT),由于Zr元素的摻雜造成SiO2晶格缺陷,形成具有Lewis酸位和Brnste

3、d酸位的雜多酸,從而強(qiáng)化SiO2外殼孔道形成的水通路的親水性,促進(jìn)傳質(zhì)效率。最后,將Zr-SVT填充到聚偏氟乙烯(PVDF)中組裝成光催化膜(Zr-SVTP)。另外,利用NaHCO3溶液對(duì)Zr-SVT進(jìn)行刻蝕,達(dá)到擴(kuò)孔和縮短傳質(zhì)距離的目的,提高光催化過(guò)程的傳質(zhì)效果。
　　通過(guò)小角度XRD、SEM、FT-IR、TEM和BET等表征手段研究了Zr-SVT外殼的化學(xué)組成和孔道尺寸等。結(jié)果證明Zr元素成功摻雜進(jìn)入有序介孔的SiO2外殼中,

4、Zr-SVT呈球形,粒徑約為800nm,比表面積為924.7m2g-1,孔徑為5.5nm;通過(guò)Zr-SVTP的斷面SEM表明Zr-SVT光催化粒子填充到PVDF中;此外優(yōu)化了Zr-SVT和Zr-SVTP的制備條件,并考察了它們光催化降解自制和油田含油廢水及甲基橙溶液的效果和影響因素。
　　同時(shí),通過(guò)研究Zr-SVT和Zr-SVTP的化學(xué)組成、孔道尺寸和制備條件等,探討了Zr-SVT和Zr-SVTP的Zr元素?fù)诫s機(jī)理、促進(jìn)傳質(zhì)機(jī)理和