MnO-,2-對TiO-,2-光催化降解不同有機(jī)污染物活性的影響.pdf

1、由于光催化氧化技術(shù)適用范圍廣且其對有毒有機(jī)物較為敏感，因此成為具有良好應(yīng)用前景的污水處理方法，也是近些年來的研究熱點。而在光催化技術(shù)的實際應(yīng)用中普遍存在著光催化劑易失活的現(xiàn)象，避免該現(xiàn)象的出現(xiàn)是此項技術(shù)在實際應(yīng)用中必須解決的問題。因此，研究光催化劑的失活機(jī)理及有機(jī)物結(jié)構(gòu)在光催化降解過程中的影響對此項技術(shù)的研究發(fā)展與應(yīng)用均有重要意義。錳是自然界中廣泛分布的元素之一，以化合態(tài)的形式普遍存在于地殼及各種水體中。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，共存MnO2顆粒物對

2、不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)污染物的光催化降解過程有不同程度的抑制作用。 本論文的主要工作及研究結(jié)果如下： (1)按文獻(xiàn)提供的方法制備了環(huán)境中較為常見的三種不同結(jié)構(gòu)的MnO2(δ-MnO2、α-MnO2和β-MnO2)，并通過X射線衍射和掃描電子顯微鏡的表征手法對制得的MnO2的晶相結(jié)構(gòu)和形貌特征進(jìn)行了分析。 (2)在UV365/70W紫外光源下，保持初始pH為6.0，研究了不同結(jié)構(gòu)的MnO2對TiO2光催化降解苯胺過程中活性

3、的影響。實驗表明，三種不同結(jié)構(gòu)的MnO2都在一定程度上抑制了TiO2的光催化活性，其中以δ-MnO2對TiO2光催化活性的抑制為最強(qiáng)，三種MnO2的抑制作用大小順序為：δ-MnO2>α-MnO2>β-MnO2。對降解過程中的溶液進(jìn)行HPLC譜分析得知，MnO2顆粒物不改變TiO2光催化降解苯胺的途徑，但影響光催化氧化生成不同中間產(chǎn)物的基元步驟的相對速率。 (3)通過紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)和光致發(fā)光光譜(PL

4、)表征，分析并初步探討了MnO2對TiO2光催化活性的抑制機(jī)制，分析結(jié)果表明，MnO2的混合加入改變了TiO2結(jié)構(gòu)中Ti4+和O2-之間的化學(xué)狀態(tài)，增大了TiO2的帶隙能，減弱了其對紫外光的吸收能力。MnO2作為TiO2的深能級雜質(zhì)，能提高光生電子-空穴對的復(fù)合幾率，降低其光催化活性，因此MnO2對TiO2產(chǎn)生較強(qiáng)抑制作用。 (4)在UV365/70W紫外光源下，保持初始pH為6.0，考察了TiO2光催化降解苯胺及其衍生物和苯甲

5、酸及其衍生物的降解速率與目標(biāo)污染物結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果表明，其降解速率與苯環(huán)上的電子密度有關(guān)。而苯環(huán)上的電子密度因取代基種類和位置的不同而不同，苯環(huán)上電子密度越大，越有利于反應(yīng)進(jìn)行，反之則相反。 (5)在UV365/70W紫外光源下，保持初始pH為6.0，考察了不同晶型的MnO2對TiO2光催化降解苯胺類和苯甲酸類衍生物活性的影響。結(jié)果表明，三種不同的MnO2對TiO2的光催化活性均表現(xiàn)出抑制作用，且不同結(jié)構(gòu)MnO2顆粒物對光催化活