負(fù)載型光催化劑的制備和改性.pdf

1、光催化氧化法是以n型半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ),以n型半導(dǎo)體作敏化劑的一種光敏氧化法.在處理水中有機(jī)污染物的眾多光催化劑中,TiO<,2>光催化效果較好,而且性能穩(wěn)定、廉價(jià)、無毒,是目前最常用和最受關(guān)注的光催化劑.傳統(tǒng)光催化懸浮體系存在反應(yīng)后TiO<,2>難以回收以及產(chǎn)生二次污染等問題,于是很多研究者考慮將光催化劑固定到某種載體上.負(fù)載型TiO<,2>在有機(jī)廢水處理中顯示了良好的應(yīng)用前景,但它仍存在光催化效率不十分理想、牢固性不夠等不足與缺

2、點(diǎn),本文通過摻雜過渡金屬對(duì)TiO<,2>進(jìn)行改性,以提高其光催化活性.溶膠-凝膠法是制備負(fù)載型TiO<,2>光催化劑的主要方法之一,其中溶膠的穩(wěn)定性是一個(gè)十分重要的條件.本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)了涂覆用溶膠的制備工藝,使溶膠的穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)45天.選用正丁醇作溶劑,將鈦酸正丁酯與水的摩爾比改為1:2,以冰醋酸作酸催化劑和絡(luò)合劑,二乙醇胺和乙酰丙酮作穩(wěn)定劑,在該實(shí)驗(yàn)條件下,既能保證所制備的溶膠長(zhǎng)時(shí)間不變成凝膠,又能保證負(fù)載牢固.改進(jìn)了摻雜Fe的TiO<,

3、2>負(fù)載型光催化劑的制備工藝,制備了負(fù)載于玻片的摻Fe的TiO<,2>光催化劑,并將其用于光催化降解染料酸性媒介紅B.每片載玻片上的負(fù)載量為9-11mg,最佳摻雜量為3.9％(以Fe<,2>O<,3>計(jì),質(zhì)量百分比),500℃煅燒2h時(shí)的催化劑活性明顯高于未摻雜的催化劑.光催化劑與玻片結(jié)合牢固,不易脫落,長(zhǎng)時(shí)間使用活性沒有降低.借鑒摻雜Fe的TiO<,2>的制備工藝,根據(jù)半導(dǎo)體的能帶理論,提出了在TiO<,2>中摻雜Cd的設(shè)想,并設(shè)計(jì)制

4、備了摻雜Cd的TiO<,2>光催化劑.結(jié)果表明,摻入Cd可提高光催化活性,反應(yīng)1h時(shí)脫色率是未摻雜負(fù)載型光催化劑的3.4倍.最佳摻雜量為0.04(摩爾比),550℃煅燒0.5h,涂覆5次時(shí)催化活性最高,此時(shí)每片載玻片上的負(fù)載量為19mg左右,高于摻雜Fe后光催化劑.所制的CdO-TiO<,2>負(fù)載型光催化劑與玻片結(jié)合較牢固,浸泡20天后脫落率約為0.65％,可長(zhǎng)時(shí)間使用活性沒有明顯降低.動(dòng)力學(xué)研究表明光催化降解染料酸性媒介紅B的反應(yīng)為準(zhǔn)