磁性負(fù)載納米光催化劑TiO-,2--Fe-,3-O-,4-的研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量逐年增加，僅2006年全國污水的排放總量就達(dá)731億噸。這些工業(yè)廢水使得我國很多條江河均受到不同程度的污染，從而引起環(huán)境污染，對人們的身體健康非常不利，因此工業(yè)廢水的綜合治理問題，已經(jīng)成為當(dāng)今世界環(huán)境科學(xué)界急需解決的一個重要難題。 針對上述問題，近年來國內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究，并在很多方面取得了成效，特別是在光化學(xué)方面取得了突破，其中以TiO2為代表的光催化技術(shù)已成為目前研究的熱點

2、。納米TiO2是一種高性能的光催化劑，由于催化效率高、無毒、無污染等優(yōu)點，可應(yīng)用在凈化、除菌及降解各種有機(jī)化合物等很多領(lǐng)域，尤其在光催化氧化降解工業(yè)廢水中取得了較好的效果，但是由于粉體TiO2回收困難，難以循環(huán)使用，致使TiO2成本較高而無法工業(yè)化應(yīng)用。 本文首先制備了Fe3O4磁性納米顆粒，然后在Fe3O4的表面包覆一層具有光催化性的TiO2，形成了磁性負(fù)載納米光催化劑TiO2/Fe3O4。這種復(fù)合材料不僅具有良好的光催化活性

3、，而且還能利用外磁場方便迅速的回收和重新利用，從而降低了二氧化鈦的成本，使其實際應(yīng)用成為可能，本文從以下四個方面進(jìn)行了研究。 1)采用共沉淀法，以硫酸亞鐵、硫酸鐵、氨水為主要原料，制備出分散性較好的黑色的納米Fe3O4顆粒，用x射線衍射、透射電鏡、紅外光譜、磁強(qiáng)計對Fe3O4的性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，納米Fe3O4顆粒分散性好，具有面心立方結(jié)構(gòu)，粒徑大約為10nm，且具有超順磁性。討論了Fe3+：Fe2+的量、反應(yīng)溫度、保溫時

4、間、溶液的pH值等因素對納米Fe3O4的影響，并找出了最佳的制備條件。 2)采用溶膠-凝膠法，通過鈦酸四丁酯水解制備出淺黃色、透明、均勻的二氧化鈦凝膠，并討論了反應(yīng)溫度、催化劑用量、反應(yīng)時間等因素對納米二氧化鈦凝膠和粒徑的影響，并找出了最佳的制備條件。經(jīng)過干燥和熱處理后，納米TiO2具有一定的晶體結(jié)構(gòu)，用X射線衍射、透射電鏡、紅外光譜、熱分析等對粉體TiO2的微觀性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，TiO2粒徑在20nm左右，且為銳鈦型結(jié)

5、構(gòu)。 3)在上述的最佳制備條件下，用溶膠-凝膠法在Fe3O4的表面包覆一層具有光催化性的TiO2，形成了核一殼結(jié)構(gòu)的TiO2/Fe3O4復(fù)合材料。該復(fù)合材料粒徑約為30nm，具有超順磁性，且表面的TiO2層具有銳鈦型結(jié)構(gòu)。 4)以甲基橙為降解對象，TiO2/Fe3O4為光催化劑，研究了影響光催化降解率的各種因素，結(jié)果表明pH值、H2O2濃度、光照條件、光催化劑用量等對光催化活性都有影響。最后利用光催化劑的磁性進(jìn)行回收，然