TiO-,2--SiO-,2--γ-Fe-,2-O-,3-光催化復(fù)合材料的制備表征及其光催化性能.pdf

1、TiO2半導(dǎo)體光催化法降解染料廢水是一種新興的環(huán)境治理技術(shù),具有處理效率高、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作條件易控制、無(wú)毒、價(jià)廉、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的TiO2光催化技術(shù)因多以人工紫外光作為光源,成本昂貴,限制了光催化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用；同時(shí),粉體TiO2在使用過(guò)程中難分離回收并且活性成分損失大。因此,負(fù)載化的TiO2催化劑作為綠色環(huán)保材料,可在廢水處理以及空氣凈化等方面發(fā)揮重要作用,以滿足社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。
　　 利用溶膠-凝膠法,選

2、擇弱磁性γ-Fe2O3作為磁性核心,在γ-Fe2O3與表面TiO2層之間增加SiO2隔離層,制備出TiO2/SiO2/γ-Fe2O3復(fù)合型光催化材料,克服了磁性內(nèi)核的局部氧化缺陷,減少了熱處理過(guò)程中核心與二氧化鈦之間的交互作用。采用多種方法如X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)測(cè)試(VSM)對(duì)制備的催化劑進(jìn)行表征,研究其光學(xué)和物理化學(xué)性質(zhì)。XRD圖譜顯示TiO2/SiO2/γ-Fe2O3顆粒中TiO

3、2的衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)譜線上銳鈦礦型TiO2的三大特征峰對(duì)應(yīng)較好,從而保證了催化劑的高效性。紫外一可見(jiàn)光譜分析表明,TiO2/SiO2/γFe2O3材料不但增強(qiáng)了對(duì)紫外光的吸收能力,更進(jìn)一步拓寬了其在可見(jiàn)光區(qū)的光譜范圍。磁性測(cè)試證明了該催化劑保留了γ-Fe2O3的順磁性能,有利于提高其水相中的分散性,并能通過(guò)外加磁場(chǎng)有效地進(jìn)行固液分離。
　　 以亞甲基藍(lán)溶液作為模型模擬染料廢水,分別在紫外光與可見(jiàn)的條件下研究TiO2/SiO2/丫-F

4、e2O3光催化劑的光催化活性,其中主要探討了負(fù)載量、催化劑使用量、亞甲基蘭溶液的初始濃度與初始pH值等因素對(duì)反應(yīng)體系光催化活性的影響。根據(jù)單因素的試驗(yàn)結(jié)果做出正交試驗(yàn)表,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證后表明:TiO2/SiO2/γ-Fe2O3催化劑在負(fù)載20％(wt％)、亞甲基蘭初始濃度10 mg/L、溶液初始pH值9.7以及催化劑投加量1.0g/L的條件下,紫外光4 h內(nèi)對(duì)亞甲基蘭的降解效率為98.8％?？梢?jiàn)光照射下光催化反應(yīng)的最優(yōu)試驗(yàn)條件與紫外光基本一

5、致。催化劑的回收試驗(yàn)表明,在紫外光下催化劑的回收試驗(yàn)中,TiO2/SiO2/γ-Fe2O3催化劑使用三次后對(duì)亞甲基藍(lán)溶液仍有較好的降解效果,降解率保持在95％,催化劑的回收率接近96％。在測(cè)定亞甲基藍(lán)溶液中CODCr去除率的試驗(yàn)中,光催化反應(yīng)4 h,CODCr的去除率為66.2％,說(shuō)明TiO2/SiO2/γ-Fe2O3催化劑對(duì)亞甲基藍(lán)礦化處理效果較明顯。在可見(jiàn)光下催化劑的回收試驗(yàn)中,TiO2/SiO2/γ-Fe2O3催化劑初次使用時(shí),降