納米復合光催化劑的制備、負載及光催化性能研究.pdf

1、本論文在分析了國內(nèi)外光催化氧化研究的基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠(S-G)法，通過半導體復合與離子共摻雜對TiO<,2>進行了改性研究；為解決粉體催化劑的分離回收和再生利用問題，以天然斜發(fā)沸石微粒為載體，利用溶膠.凝膠.浸漬(S-G-I)法制備了負載復合光催化劑；利用自制光催化反應(yīng)裝置，以 20W 紫外燈為光源，活性艷紅K-2BP為模型反應(yīng)物，考察了催化劑的光催化活性，研究了活性艷紅K-2BP的光催化降解影響因素及動力學，并對實際印染廢水進行

2、了光催化降解。 采用S-G法制備了ZnO/TiO<,2>復合半導體，當Zn<'2+>引入量為20％時，光催化活性最好。在ZnO(20％)/TiO<,2>制備過程中分別引入FeO<'3+>、Ce<'4+>和La<'3+>，進一步提高了其光催化活性，效果從高到低依次為La<'3+>>Fe<'3+>>Ce<'4+>。La<'3+>、Fe<'3+>和Ce<'3+>的最佳摻雜量分別為0.50％、0.50％和2.0％。 采用XR

3、D、SEM、TG、DSC和拉曼光譜(LRS)對La<'3+>(0.50％)/ZnO(20％)/TiO<,2>進行表征，結(jié)果表明：La<'3+>的引入抑制了TiO<,2>晶粒的長大，但復合催化劑表面一次粒子發(fā)生了團聚，顆粒徑約為10～25nm；煅燒溫度在400～600℃間所得樣品均為銳鈦礦相，400℃時晶型不完整，500℃時晶相發(fā)育成熟，600℃發(fā)生了明顯的析晶現(xiàn)象，出現(xiàn)了Zn<,2>TiO<,4>租La<,2>O<,3>的衍射峰。降解實

4、驗表明500℃制備的樣品光催化活性最高。 當La<'3+>(0.50％)/ZnO(20％)/TiO<,2>投加量4.0g·L<'-1>，初始pH 6.03，通氣量800 mL·mim<'-1>時，光照1h，活性艷紅K-2BP(初始濃度65mg·L<'-1>)可完全脫色。在較低質(zhì)量濃度下(≤10mg·L<'-1>)，活性艷紅K-2BP的光催化降解遵從Langmuir-Hinshelwood動力學模型，求得反應(yīng)速率常數(shù)k=11.5

5、 mg·(L·min)<'-1>和吸附常數(shù)K=2.88×10<'-2>L·mg<'-1>。 以80目天然斜發(fā)沸石為載體，PEG400為分散劑，采用S-G-I法制備了復合負載光催化劑La<'3+>/ZnO/TiO<,2>-沸石(LZT-沸石)。SEM表明催化劑表面光滑平整且富有光澤，能譜圖表明Ti、Zn、La元素成功地負載到了沸石微粒表面；XRD分析表明200℃熱處理所得催化劑中TiO<,2>主要為銳鈦礦相，IR光譜表明有部分的

6、鈦已進入沸石微粒骨架中，實現(xiàn)了TiO<,2>與載體的化學鍵合。 PEG400添加量1.0g·100mL<'-1>。，經(jīng)200℃煅燒，涂覆5層制備的負載光催化劑催化活性最好。利用LZT-沸石光催化降解活性艷紅K-2BP，當溶液初始濃度60mg·L<'-1>，催化劑投加量12g·L<'-1>，通氣量1200 mL·min<'-1>時，光照2.5h可充分降解。適量30％H<,2>O<,2>或Fe<'3+>的加入有利于活性艷紅EK-2