制備方法對Co-TiO2雙效催化活性的影響.pdf

1、如何能快速高效地處理難降解有機廢水一直是污水處理領域研究的技術難點。鈷活化單過氧硫酸氫鹽化合物（Co/Oxone）產生硫酸根自由基（SO4），是一種較有前景的難降解有機廢水處理技術，其為“過渡金屬+過氧化物”的類Fenton體系，極少量的Co便能在較寬的pH范圍內(4

2、窄、H2O2投加量極大、不能完全礦化有機物等缺點。本論文通過將 Co負載于 TiO2上，開發(fā)了新型的、高效率的Co-TiO2雙效催化劑，并利用該非均相催化劑和光、單過氧硫酸氫鹽化合物構建一種基于SO4的類Fenton/Photo協(xié)同氧化體系，實現了類Fenton和光催化的結合，同時也克服了均相 Co/Oxone體系催化劑不能回收再利用、Co離子溶出等缺點。催化劑的制備方法直接影響著摻雜TiO2的催化活性。論文采用水解沉淀法、溶膠-凝膠法

3、和浸漬法制備了Co-TiO2催化劑，用XRD、紫外漫反射、XPS、SEM等測試手段對其進行了表征，以亞甲基藍溶液為目標污染物，用催化劑的類Fenton/光催化復合效果和Co2+溶出量作為評價指標，考察了不同制備方法對催化劑性能的影響，同時考察了催化劑投加量、溶液 pH、Oxone投加量對Vis/Co-TiO2/Oxone體系降解亞甲基藍的影響。另外，也進一步考察了UV/Co-TiO2/Oxone體系中，不同Co摻雜量、灼燒溫度對溶膠-凝

4、膠法所制備的催化劑活性的影響。
　　主要研究內容與結論如下：
　　1）用溶膠-凝膠法、浸漬法、水解沉淀法三種方法制備了Co-TiO2催化劑，三種方法制備的Co-TiO2均具有銳鈦礦TiO2晶體。浸漬法、水解沉淀法制備的樣品主要的氧化物為TiO2，TiO2表面存在Ti-OH或Co-OH且有極少量的Co3O4析出。溶膠-凝膠法制備的樣品主要的氧化物為TiO2，TiO2表面有極少量的Co3O4析出。與純TiO2相比，三種方法制備的

5、Co-TiO2催化劑的紫外漫反射圖譜均出現明顯紅移。Co-TiO2催化劑均為微米級顆粒。
　　2）水解沉淀法制備的Co-TiO2催化劑，具有類Fenton和可見光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，水解沉淀法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=0.5 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=0.75mM。將水解沉淀法制備的催化劑回收利用，催化劑活性明

6、顯下降，催化劑的穩(wěn)定性有待改進。
　　3）浸漬法制備的Co-TiO2催化劑，具有類Fenton和可見光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，浸漬法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=0.5 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=1mM。將浸漬法制備的催化劑回收利用，催化劑仍保持較好的催化活性。
　　4）溶膠-凝膠法制備的Co-TiO2催化劑，具

7、有類Fenton和可見光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，溶膠-凝膠法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=1 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=1mM。最佳灼燒溫度、鈷摻雜量分別為773K及1％。將溶膠-凝膠法制備的催化劑回收利用，采用溶膠凝膠法制備的Co-TiO2粉體催化活性重現性良好。
　　5）自由基淬滅實驗表明，在紫外光條件下，Co-T

8、iO2催化Oxone產生硫酸根自由基和羥基自由基，并通過類Fenton-光催化協(xié)同氧化作用來降解亞甲基藍。
　　6）三種方法制備出的Co-TiO2催化劑中，水解沉淀法制備的Co-TiO2催化劑光催化活性最高。以浸漬法制備出的Co-TiO2催化劑的類Fenton催化活性最高。Vis/Co-TiO2/Oxone體系的活性大小順序為水解沉淀法、浸漬法、溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法的Co離子溶出量最少，從環(huán)保角度考慮，最佳制備方法為溶膠-凝