TiO2-SrFe12O19的制備及光催化降解染料廢水的研究.pdf

1、凈化工業(yè)生產所帶來的環(huán)境污染,是現(xiàn)今很多地方所面臨的首要問題。而二氧化鈦為基的光催化劑產品已被開發(fā)及其機理在實驗室條件下也已被驗證。然而對于該光催化劑生產的現(xiàn)有方法均為化學試劑制備方法,其成本較高而難以普及?；瘜W式為MFe12O19(M=Ba, Sr, Pb)的磁性鐵氧體磁性光催化劑具有保持TiO2高催化活性的同時賦予粒子一些特性使其易于分離的特性而得到關注。
　　本研究中,在本課題組前期研究的基礎上,以硝酸鐵、硝酸鍶為原料,利用

2、溶膠-凝膠與自蔓延法相結合的方法首先制備出磁基體SrFe12O19,然后將TiO2包覆于鍶鐵氧體上制成磁性光催化劑 TiO2/SrFe12O19。并通過利用 X射線衍射(XRD),紅外光譜(IR),透射電鏡(TEM),振動樣品磁強計(VSM)以及比表面積孔分析儀對磁基體SrFe12O19以及光催化劑TiO2/SrFe12O19進行了表征。同時,以亞甲基藍(MB)和甲基橙(MO)為模擬廢水,評價了磁性光催化劑TiO2/SrFe12O19在

3、可見光下催化降解有機物的活性以及對印染廢水的處理效率。得出如下的結果:
　　(1)采用溶膠-凝膠法和自蔓延法相結合的方法制備出了黑棕色粉末狀的鍶鐵氧體 SrFe12O19顆粒,并將鍶鐵氧體作為磁基體,用溶膠-凝膠法在鍶鐵氧體上包覆上TiO2制成光催化劑TiO2/SrFe12O19;
　　(2)XRD,IR和TEM分析了催化劑的結構及包覆情況,結果說明TiO2聚集并包覆在 SrFe12O19表面,且包覆 TiO2為銳鈦礦型,V

4、SM測試表明溶膠-凝膠與自蔓延法相結合的方法制備出 SrFe12O19比只用溶膠-凝膠法制備出的磁性能好,TiO2包覆后催化劑仍具有優(yōu)異的磁性能;
　　(3)對TiO2/SrFe12O19進行光催化實驗表明:光催化劑有良好的催化活性,催化效果最好的是 TiO2占催化劑80％,在450℃下焙燒所得的光催化劑TiO2/SrFe12O19;
　　(4)以亞甲基藍(MB)和甲基橙(MO)為模擬廢水,對 TiO2/SrFe12O19進

5、行的光催化實驗表明:催化劑的用量為2g/L時,對亞甲基藍和甲基橙的降解率分別為94.5%和30%。光催化劑 TiO2/SrFe12O19對亞甲基藍的降解率明顯高于甲基橙的。在實驗反應體系中,光催化劑TiO2/SrFe12O19適合用于降解亞甲基藍一類的有機染料廢水;
　　(5)在多次重復利用后,TiO2/SrFe12O19光催化劑的活性逐漸下降。這可能光催化降解的中間產物或甲基橙富集于催化劑的表面,導致催化劑的有效面積下降,從而影

6、響了其光反應歷程進而影響其催化活性。但多次重復使用后 TiO2/SrFe12O19的對甲基橙仍有較好的降解效果,使用6次之后,降解率仍可達到80%;
　　(6)采用印染廢水作為降解模型反應物,以TiO2/SrFe12O19作為光催化劑,進行了印染廢水的COD去除率和脫色率試驗表明:光催化劑TiO2/SrFe12O19的投加量為2g/L時,隨著光照時間的延長印染廢水的COD和色度均得到了很好降低去除, TiO2/SrFe12O19光

7、催化處理印染廢水反應適合在酸性條件下進行。故光催化劑TiO2/SrFe12O19的用量為2g/L,光照時間2h,在酸性條件下,COD去除率和脫色率分別為46.2%和62.2%;
　　(7)由紫外—可見吸收光譜圖分析可知,印染廢水在200-800nm范圍內吸光度都將接近零,說明將TiO2/SrFe12O19光催化劑用于印染廢水的降解是可行的。
　　綜合上述實驗結果表明,所制備的光催化劑TiO2/SrFe12O19在可見光條件下