氮摻雜納米二氧化鈦可見光及太陽光催化降解水中有機污染物的研究.pdf

1、本文采用鈦醇鹽氨水水解-沉淀法制備出了氮(N)摻雜納米TiO<,2>光催化劑，利用XRD、XPS、UV-Vis等手段對其晶型、粒徑、元素組成、化學(xué)形態(tài)和光吸收性能進行了表征。以降解率和COD去除率為評價指標(biāo)，系統(tǒng)研究了該催化劑在可見光及太陽光照射下催化降解染料橙黃G、對硝基苯胺(PNA)的性能和操作條件，從而為納米TiO<,2>光催化氧化技術(shù)在難降解有機廢水實際處理工程中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。研究結(jié)果表明： 1．N摻雜納米Ti

2、O<,2>的制備、表征及其可見光催化性能：723K溫度下煅燒制備得到了N摻雜納米TiO<,2>光催化劑，晶型為銳鈦礦型，理論粒徑為13.9nm；主要由Ti、O、N、C四種元素組成，其中N的相對含量為1.76％，形態(tài)為表面化學(xué)吸附的γ-N<,2>和取代TiO<,2>中少量O后形成的N-Ti-O結(jié)構(gòu)；N摻雜使其吸收帶邊發(fā)生了顯著紅移，在400-550nm之間出現(xiàn)有新的吸收帶；對非敏化染料亞甲基蘭具有顯著的可見光催化活性。 2．N摻

3、雜納米TiO<,2>可見光及太陽光催化降解水中的橙黃G：較低的pH值環(huán)境和適量添加H<,2>O<,2>有助于提高橙黃G的降解率，在可見光和太陽光兩種光源下的最佳pH值均為2-3，最佳H<,2>O<,2>加入量分別為0.5mL·L<'-1>、1.5mL·L<'-1>。在可見光照射、進水濃度為25mg·L<'-1>、pH值為2.0、J<,2>O<,2>加入量為0.50mL·L<'-1>、催化劑添加量為1.0g·L<'-1>的條件下，反應(yīng)60

4、min和150min時，橙黃G的降解率可分別達到63.00％和96.29％，顯著高于同等條件下Degussa P25-TiO<,2>的25.27％和42.55％，這是橙黃G對TiO<,2>的敏化作用和催化劑的可見光響應(yīng)特性共同作用的結(jié)果。太陽光照射下，橙黃G的降解速率快于可見光下，N摻雜納米TiO<,2>作用下反應(yīng)40min橙黃G的降解率可達96.46％，稍低于相應(yīng)反應(yīng)時間P25-TiO<,2>的99.08％。 3．N摻雜納米

5、TiO<,2>可見光及太陽光催化降解水中的PNA：在可見光照射、偏中性環(huán)境和適量投加H<,2>O<,2>條件下，N摻雜納米TiO<,2>可有效降解水中的PNA。當(dāng)進水濃度為25mg·L<'-1>、pH為6.0、催化劑投加量為1.5g·L<'-1>、不投加H<,2>O<,2>時，PNA的10h降解率可達到84.08％，是同等條件下P25的5.7倍；當(dāng)加入0.5mL·L<'-1>的H<,2>O<,2>后，水樣中PNA的8h降解率即可達到10