TiO2微球與負(fù)載型TiO2-活性炭的制備、表征和光催化性能研究.pdf

1、ZiO2是一種良好的光催化劑，在水處理領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注。但是商品TiO2一般為粉體材料，在實(shí)際應(yīng)用中存在難分離和回收、對(duì)低濃度有機(jī)廢水處理效果差等不足。針對(duì)以上問(wèn)題，本文采用溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備了多孔的TiO2微球和水熱輔助水解沉淀法制備了負(fù)載型二氧化鈦/活性炭(TiO2/AC)光催化劑；為了進(jìn)一步提高負(fù)載型TiO2光催化劑的活性，采用光催化還原法在TiO2/AC復(fù)合催化劑上沉積了貴金屬銀；以亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(M

2、O)為目標(biāo)污染物，研究了TiO2微球和TiO2/AC光催化性能，初步探討了TiO2/AC復(fù)合催化劑光催化氧化降解MO的機(jī)理。
　　 以鈦酸四丁酯為鈦源，采用溶膠-凝膠技術(shù)輔以異構(gòu)十三醇系列非離子表面活性劑制備了多孔結(jié)構(gòu)的TiO2納米晶粒微球。以降解亞甲基藍(lán)污染物為模型反應(yīng)評(píng)價(jià)了其光催化性能，并與商品TiO2(Degussa P25)進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣品在425℃焙燒后，形成具有孔狀結(jié)構(gòu)的銳鈦礦型TiO2微球，粒徑為0.

3、7～1.0μm，比表面積為70.5㎡/g，總孔容為0.12 cm3/g，平均孔徑為4.26nm，晶粒尺寸為12 nm。這種多孔TiO2微球具有較高的催化活性，與商品納米TiO2(P25)相當(dāng)，但是前者容易分離。
　　 以顆?；钚蕴?AC)為載體，偏鈦酸為鈦源，采用水熱輔助水解沉淀法制備了負(fù)載型TiO2/AC光催化劑，在300～800℃下熱處理。以甲基橙(MO)降解為模型反應(yīng)，對(duì)負(fù)載型TiO2光催化性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，經(jīng)600

4、℃焙燒的樣品具有最佳光催化性能，為銳鈦礦晶型，負(fù)載于活性炭上的TiO2是由30～50 nm的球型顆粒組成，負(fù)載型TiO2/AC光催化劑的光催化活性高于相同方法制備TiO2和AC混合物及商品TiO2(P25)與活性炭的混合物，光降解反應(yīng)符合Langmuir-Hinshelwood模型反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。催化劑分離、再生容易，重復(fù)使用5次其光催化活性基本保持不變。
　　 選用水蒸氣活化法制備的具有不同比表面積和孔徑的系列椰殼活性炭為載體

5、，制備了負(fù)載型的TiO2/AC光催化劑。研究了活性炭比表面積和孔徑對(duì)負(fù)載型TiO2光催化劑的影響，結(jié)果表明TiO2/AC的光催化性能是由載體吸附能力、TiO2分散性和表面沉積量共同決定的。
　　 使用H2O2、O3和HNO3三種試劑對(duì)活性炭進(jìn)行了預(yù)處理，考察了預(yù)處理對(duì)復(fù)合催化劑光催化活性的影響。結(jié)果表明，使用三種方法對(duì)活性炭載體進(jìn)行改性后，均可以有效的提高活性炭載體表面的含氧官能團(tuán)數(shù)量。H2O2和O3對(duì)活性炭載體改性后可以提高對(duì)

6、鈦前驅(qū)體的吸附性能，而HNO3改性雖然不利于鈦前驅(qū)體的吸附，但是對(duì)TiO2顆粒的分散非常有利。活性炭載體改性后，有效的提高了載體表面的TiO2覆蓋率。使用改性后的活性炭作為載體制備的復(fù)合催化劑的光催化性能均高于未改性的復(fù)合催化劑，其中以HNO3改性后的復(fù)合催化劑光催化降解MO的活性最高。
　　 研究了貴金屬Ag沉積的TiO2/AC復(fù)合催化劑(Ag-TiO2/AC)對(duì)MO的光催化降解性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：金屬銀沉積在TiO2/AC表