改性納米二氧化鈦的制備及其對(duì)有機(jī)污染物的光催化降解作用.pdf

1、在紫外光照射下，納米TiO2可催化降解水中難生物降解的有機(jī)污染物，但存在光催化活性不夠高，光能利用率低，催化劑粒子及環(huán)境的遮蔽效應(yīng)強(qiáng)，催化劑難以回收等問題。為解決這些長(zhǎng)期未能攻克的難題，本工作重點(diǎn)研究了納米TiO2的優(yōu)化制備工藝及過渡金屬離子摻雜、半導(dǎo)體復(fù)合、硫氮共摻雜等改性納米TiO2的方法及其作用，并以光導(dǎo)纖維和玻璃為載體，以SiO2溶膠為粘合劑，研究了納米TiO2復(fù)合光催化材料的低溫制備方法，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了兩種光催化反應(yīng)器，

2、以難生物降解的青霉素為模擬污染物，研究了改性納米TiO2及其光催化反應(yīng)器的作用。 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以鈦酸丁酯為前驅(qū)體，冰醋酸為水解抑制劑，乙醇為溶劑制備TiO2納米粒子時(shí)，制備工藝參數(shù)對(duì)其光催化活性影響較大，其影響主次為煅燒溫度、冰醋酸加入量、蒸餾水加入量、無水乙醇用量。在初始鈦酸四丁酯為0．05mol的情況下，其優(yōu)化條件為：冰醋酸加入量為5mL，蒸餾水加入量為5mL，無水乙醇加入量為30mL，450℃下煅燒。在此條件下制得的二氧化

3、鈦具有優(yōu)良的光催化性能。煅燒溫度影響光催化性能的實(shí)質(zhì)是影響了納米TiO2晶型和晶粒尺寸，使其光吸收特性發(fā)生變化。同時(shí)，TiO2的用量，溶液的pH值、處理溶液的初始濃度以及添加親水性SiO2均會(huì)對(duì)TiO2的光催化性能有所影響。 采用溶膠凝膠法制備了不同含量的過渡金屬離子Fe摻雜改性的TiO2。過渡金屬離子Fe的摻雜可抑制TiO2晶粒的生長(zhǎng)，引起TiO2晶格的畸變和晶胞體積的改變，拓寬TiO2的光吸收范圍，適量Fe的摻雜可提高TiO

4、2的光催化活性，最佳摻雜量為0．03%。 SnO2復(fù)合對(duì)TiO2的晶相轉(zhuǎn)變溫度影響很大，SnO2的摻雜會(huì)降低TiO2由銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變溫度，并且SnO2的摻雜量對(duì)TiO2的銳鈦礦和金紅石相比例有很大影響。SnO2的復(fù)合在一定范圍內(nèi)可以抑制TiO2晶粒的生長(zhǎng)，同時(shí)引起吸收帶邊的紅移，適量的摻雜可以提高TiO2的光催化性能，最佳摻雜量為3%。燒結(jié)溫度會(huì)影響到TiO2的晶粒尺寸、晶型、光吸收特性，從而對(duì)復(fù)合納米TiO2的光催

5、化性能產(chǎn)生影響，本實(shí)驗(yàn)的最佳燒結(jié)溫度為450℃。 以硫脲為摻雜劑，采用溶膠凝膠法合成了硫氮共摻雜的納米TiO2。硫氮共摻雜抑制了TiO2晶粒的生長(zhǎng)，同時(shí)TiO2晶格的畸變和晶胞體積的改變，這是由于硫氮元素進(jìn)入TiO2晶格內(nèi)取代O引起的。燒結(jié)溫度會(huì)影響到硫氮共摻雜TiO2的晶胞參數(shù)和紫外．可見吸收光譜，從而對(duì)硫氮摻雜納米TiO2的光催化性能產(chǎn)生影響，本實(shí)驗(yàn)的最佳燒結(jié)溫度為450℃ 使用SiO2溶膠為納米粘合劑，在較低的溫度

6、下將TiO2粉末負(fù)載在載體上，TiO2分散在無定形SiO2的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，多孔的結(jié)構(gòu)極大增大了光催化劑的比表面積。SiO2溶膠的陳化時(shí)間對(duì)光催化劑的比表面積起著十分重要的影響。光催化劑在載體上負(fù)載均勻，結(jié)合牢固，與外界環(huán)境保持接觸，有良好的催化活性。單根光導(dǎo)纖維型光催化反應(yīng)器對(duì)青霉素溶液的降解結(jié)果表明，光纖側(cè)面散射的紫外光強(qiáng)能夠激發(fā)TiO2發(fā)生光催化反應(yīng)，負(fù)載的次數(shù)對(duì)光催化反應(yīng)器的影響明顯。 采用納米粘合劑法將TiO2負(fù)載在玻