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文檔簡介
1、光催化氧化法是以n型半導體的能帶理論為基礎,以n型半導體作敏化劑的一種光敏氧化法。在眾多光催化劑中,TiO2以其無毒價廉,催化活性高,氧化能力強,穩(wěn)定性好而最為常用。傳統(tǒng)光催化懸浮體系存在反應后TiO2粉末難以回收及產(chǎn)生二次污染等問題,而負載型光催化劑解決了上述的問題,在廢水處理中顯示了良好的應用前景,但它仍存在光催化效率低、負載牢固性較差等不足。物理場助光催化氧化技術是一種新的水處理技術,實驗證明微波和光催化聯(lián)用可以明顯提高光催化效果
2、。本論文通過稀土元素Ce摻雜對TiO2進行改性,并采用微波場助光催化氧化技術,以提高光催化效果。溶膠-凝膠法是制備負載型TiO2光催化劑的主要方法之一,本論文改進了溶膠的制備工藝,制備了穩(wěn)定時間長達76天,涂覆效果好的溶膠:選擇無水乙醇作溶劑,控制C2H5OH/Ti(Obu)4的摩爾比為17;控制水與鈦酸正丁酯的摩爾比為2.7;以CH3COOH作絡合劑和酸催化劑;加入一定量的表面活性劑,可以使薄膜的比表面積增大,從而使催化劑的活性增大;
3、加入適當?shù)姆€(wěn)定劑,既能保證溶膠長時間不變成凝膠,又能保證多次涂膜煅燒后負載牢固。制備了TiO2和CeO2-TiO2粉末催化劑,采用XRD、SEM、TGA、FTIR等手段對其進行了表征,并通過酸性媒介紅B的微波場助光催化反應考察了其光催化活性。XRD分析說明,Ce的摻雜抑制了銳鈦礦向金紅石的轉(zhuǎn)變;由SEM圖可知,顆粒尺寸在20~30nm之間,試樣呈多孔狀;TGA分析表明,TiO2和0.0003CeO2-TiO2干凝膠的失重過程基本上是一致
4、的;FTIR試驗表明,CeO2-TiO2和純TiO2均具有較高的親水性;微波場助光催化實驗表明,Ce的摻雜有利于TiO2光催化活性的提高。以玻片和γ-Al2O3小球為載體,制備了負載型CeO2-TiO2復合光催化劑,其光催化活性高于未摻雜的催化劑,以γ-Al2O3小球為載體的催化劑光降解效率優(yōu)于以玻片為載體的催化劑。Ce的最佳摻雜量為0.0003(摩爾比),最佳煅燒溫度為400℃。對于以玻片為載體的催化劑來說,最佳涂覆次數(shù)為2次,而對于
5、以γ-Al2O3小球為載體的催化劑來說,最佳涂覆次數(shù)為3次。比較了在UV、MW、MW+UV、MW+UV+0.0003CeO2-TiO2等四種不同反應體系中,酸性媒介紅B的脫色率。結(jié)果表明,在MW+UV+0.0003CeO2-TiO2體系中酸性媒介紅B的脫色率遠高于其它幾個反應體系,由此說明,微波場與紫外光之間存在著耦合作用,微波場可提高光催化活性。溶液的初始濃度(C0)對表觀速率常數(shù)k(min-1)和溶液的脫色率有較大的影響;溶液的Ph
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