摻N納米TiO-,2-光催化材料制備及應(yīng)用研究.pdf

1、由于納米TiO<,2>具有高活性、安全無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點，被公認(rèn)為是環(huán)境治理領(lǐng)域最具開發(fā)前途的環(huán)保型光催化材料。但是由于納米TiO<,2>的帶隙較寬，僅在紫外光下具有較高光催化活性，且催化劑回收困難，限制了其工業(yè)化進(jìn)程。針對納米TiO<,2>的以上缺點，論文以高嶺土為載體，利用非金屬元素N對納米TiO<,2>進(jìn)行摻雜改性，制備了具有可見光催化活性的摻N納米TiO<,2>和高嶺石基摻N納米TiO<,2>。 研究了兩種

2、光催化材料對偶氮染料廢水和農(nóng)藥廢水的降解過程及機(jī)理。得到結(jié)論如下： 1．研究了摻N納米TiO<,2>和高嶺石基摻N納米TiO<,2>光催化材料的制備方法與條件。采用溶膠-凝膠法制備了復(fù)合體系，優(yōu)化的摻N納米TiO<,2>工藝及參數(shù)為：溶膠前驅(qū)體Ti(OC<,4>H<,9>)<,4>-CH<,3>CH<,2>OH-N(CH<,2>CH<,2>OH)<,3>-H<,2>O-NH<,3>的摩爾配比為1：15：2.5：15：5，在25

3、℃下制備的鈦溶膠經(jīng)過60℃水浴6h形成凝膠，500℃焙燒4h得到摻N納米TiO<,2>；優(yōu)化的高嶺石基摻N納米TiO<,2>工藝及參數(shù)為：溶膠前驅(qū)體Ti(OC<,4>H<,9>)<,4>-CH<,3>CH<,2>OH-N(CH<,2>CH<,2>OH)<,3>-NH<,3>·H<,2>O的摩爾配比為1：30：2.5：5，在6％高嶺土濃度、50℃反應(yīng)溫度下得到凝膠狀復(fù)合體系，經(jīng)70℃干燥，500℃焙燒2 h制備得到高嶺石基摻N納米TiO<

4、,2>。 2．采用XRD、FTIR、Raman和SEM技術(shù)對優(yōu)化條件下制備的樣品進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和表面形貌的表征分析。結(jié)果表明，高嶺石表面被納米銳鈦礦相TiO<,2>均勻覆蓋。N取代TiO<,2>晶格中的部分氧原子位與Ti鍵合形成Ti-N化學(xué)鍵。N的摻入在一定溫度下，阻礙了銳鈦礦相TiO<,2>向金紅石相的轉(zhuǎn)變。 3．以偶氮染料廢水為對象進(jìn)行了降解脫色研究。偶氮染料廢水初始吸光度A<,o>=0.200，催化劑

5、濃度0.25g/L，在紫外燈下照射50min，摻N納米TiO<,2>和高嶺石基摻N納米TiO<,2>對偶氮染料廢水的脫色率分別為99.3％和99.0％，COD去除率分別為98.6％和97.8％。與摻N納米TiO<,2>相比，高嶺石基摻N納米TiO<,2>降解速度快，且有利于催化劑回收并多次利用。 4．在紫外光和模擬太陽光下以DDVP農(nóng)藥為對象進(jìn)行了降解研究。DDVP初始濃度10mg/L，催化劑濃度0.2g/L，在紫外燈下照射5