二氧化鈦納米材料的制備及其對農(nóng)藥樂果的光催化性能研究.pdf

1、當前水污染問題是一項非常復雜的系統(tǒng)工程，其中，農(nóng)藥廢水是水污染治理的具有挑戰(zhàn)性的課題之一，用于水處理的新材料和新技術(shù)的開發(fā)成為研究者們關(guān)注的焦點。光催化氧化技術(shù)作為一種新型的環(huán)境友好的技術(shù)，在農(nóng)藥廢水處理領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。光催化氧化技術(shù)降解農(nóng)藥的關(guān)鍵在于光催化劑的選擇以及催化劑的結(jié)構(gòu)和性能。TiO2納米材料因其氧化能力強、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好、且不會造成二次污染，從而成為該領(lǐng)域的金牌催化材料。為此，本文以廉價且資源豐富的鈦鐵礦

2、為原料，通過一系列單因素實驗制得TiO2催化劑，得到了優(yōu)化的制備條件。為了改善純TiO2催化劑分散性差和比表面積小等不足，將其負載到SBA-15分子篩上，從而提高催化劑比表面積。同時以農(nóng)藥樂果為目標降解物，考察這兩種催化劑的光催化性能，研究其相互關(guān)系和影響規(guī)律。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以四川攀枝花鈦鐵礦為原料，采用液相法硫酸酸解鈦鐵礦制得TiOSO4溶液，然后TiOSO4經(jīng)過水解制得不同晶型、不同形貌和不同顆粒大小的納米TiO

3、2。深入考察了酸解過程中硫酸摩爾體積、反應時間、反應溫度和硫酸濃度對鈦鐵礦酸解率的影響和還原劑鐵粉的用量，并探討了水解過程中不同水解條件對產(chǎn)物結(jié)晶度、形貌、產(chǎn)率的影響以及不同煅燒溫度對TiO2晶型和粒徑的影響。結(jié)果表明，當硫酸濃度為13.5 mol·L-1，硫酸摩爾體積為0.32 mol，反應時間為120 min，反應溫度為160℃時，鈦鐵礦酸解率高達95.21％，所得的鈦液中Ti4+濃度為121 g·L-1，鈦液穩(wěn)定性良好。在不同水解

4、條件下制得不同形貌的TiO2產(chǎn)物，最高產(chǎn)率達到92.18％。在600℃-950℃溫度范圍下煅燒得到不同晶型（銳鈦礦型、金紅石型、銳鈦礦-金紅石混晶型）和不同顆粒大小的納米TiO2(40 nm-60 nm)，TiO2產(chǎn)物純度高于99％。⑵用前期制得的TiOSO4溶液作為前驅(qū)體和自制的SBA-15介孔分子篩作為載體，通過后合成水解法制備了含有不同TiO2負載量的TiO2/SBA-15催化劑。在模擬太陽光下，考察了催化劑煅燒溫度、溶液初始pH

5、值、催化劑用量、不同TiO2負載量和不同反應溫度對樂果降解的光催化活性的影響，并對所制得的TiO2/SBA-15催化劑的穩(wěn)定性進行研究。此外，對光催化過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和光催化動力學規(guī)律也進行了分析。研究結(jié)果表明，負載后的催化劑仍能保持SBA-15介孔分子篩穩(wěn)定有序的二維六方孔結(jié)構(gòu)，且比表面積大，克服了常用光催化劑因比表面積小而導致光催化效率低的缺點。26％TiO2/SBA-15催化劑的比表面積為386m2·g-1，它對農(nóng)藥樂果的光催