不同紫外光源下MnO-,2-對(duì)光催化劑活性的影響研究.pdf

1、多相光催化氧化是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的水處理高級(jí)氧化技術(shù)之一，特別是對(duì)徹底礦化水中有機(jī)污染物具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。基于各種工藝水體中可能廣泛存在氧化錳顆粒物和本實(shí)驗(yàn)室關(guān)于顆粒物影響TiO2光催化活性的前期研究積累，本論文以一種偶氮有機(jī)染料——甲基橙為模擬有機(jī)污染物，以六種典型光催化劑為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究三種晶型的MnO2對(duì)催化劑光催化降解有機(jī)污染物活性的影響，重點(diǎn)是比較在不同波長(zhǎng)紫外光源下的影響，并探討溶液pH及顆粒物

2、濃度的影響。本論文研究的是與光催化劑的穩(wěn)定性有關(guān)的問(wèn)題，對(duì)推動(dòng)光催化技術(shù)大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，具有重要的意義。
　　 本論文的主要工作及結(jié)果如下：
　　 （1）制備了SnO2、CdS、BiVO4和Cu2O等四種粉末態(tài)光催化劑和α-MnO2、β-MnO2和δ-MnO2等模擬環(huán)境顆粒物，并采用XRD、SEM和UV-Vis等手段進(jìn)行了表征。
　　 （2）在UV365/28W紫外光源下，初始 pH6.0條件下，

3、考察了不同晶型MnO2顆粒物對(duì)TiO2光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，在UV365/28W光源輻照下三種MnO2顆粒物均導(dǎo)致TiO2光催化劑失活，其抑制程度次序?yàn)椋害?MnO2≈δ-MnO2>β-MnO2。
　　 在初始pH6.0條件下，考察了不同濃度MnO2對(duì)TiO2光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，三種晶型MnO2對(duì)TiO2的致毒效應(yīng)均隨MnO2濃度的增大而明顯增強(qiáng)。
　　 研究了初始pn分別為4.0、6.

4、0和8.0條件下，不同晶型MnO2顆粒物的存在對(duì)TiO2光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果顯示，α-MnO2和β-MnO2對(duì)TiO2光催化劑致毒效應(yīng)的順序均為：pH8.0>pH4.0>pH6.0，而δ-MnO2對(duì)TiO2光催化劑致毒效應(yīng)的順序?yàn)椋簆H4.0>pH6.0>pH8.0。這說(shuō)明，當(dāng)用光催化技術(shù)處理不同pH的廢水時(shí)，MnO2都會(huì)抑制TiO2的光催化活性，并且不能簡(jiǎn)單的通過(guò)調(diào)節(jié)pH來(lái)避免TiO2失活。
　　 （3）在UV30

5、2/16W紫外光源下，考察了不同晶型MnO2顆粒物對(duì)TiO2光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，初始pH6.0條件下，三種MnO2顆粒物均導(dǎo)致TiO2光催化劑失活，其抑制程度次序與在UV365/28W光源下的情況一致。在初始pH6.0條件下，三種晶型MnO2對(duì)TiO2的致毒效應(yīng)均隨MnO2濃度的增大而明顯增強(qiáng)。初始p8分別為4.0、6.0和8.0條件下，三種晶型MnO2對(duì)TiO2的光催化活性的影響程度次序與在UV365/28W光源下的

6、情況一致。
　　 （4）在UV254/25W紫外光源下，考察了不同晶型MnO2顆粒物對(duì)TiO2光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，初始pH6.0條件下，三種MnO2顆粒物對(duì)TiO2光催化劑的影響卻非常小，TiO2光催化劑能基本保持穩(wěn)定。在初始pH6.0條件下，三種晶型MnO2對(duì)TiO2光催化的減弱作用隨MnO2濃度的增大卻沒(méi)有發(fā)生明顯變化。初始pH分別為4.0、6.0和8.0條件下，三種晶型MnO2對(duì)TiO2的光催化活性均未產(chǎn)

7、生明顯影響。
　　 （5）在不同波長(zhǎng)紫外光源下，初始pH6.0條件下，考察了不同晶型MnO2顆粒物對(duì)磷鎢酸光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，在UV365/28W和UV302/16W光源輻照下三種MnO2顆粒物導(dǎo)致磷鎢酸光催化劑失活，而在UV254/25W光源輻照下三種MnO2顆粒物對(duì)磷鎢酸光催化劑有弱抑制效應(yīng)，但在該光源下隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)甲基橙都能完全降解，MnO2顆粒物不會(huì)導(dǎo)致磷鎢酸光催化劑失活。
　　 （6）在初

8、始pH6.0條件下，研究了不同晶型MnO2顆粒物對(duì)CdS、SnO2、BiVO4和Cu2O光催化降解甲基橙活性的影響。結(jié)果表明，在UV365/28W光源輻照下三種MnO2顆粒物對(duì)CdS光催化降解甲基橙活性沒(méi)有明顯的抑制作用。SnO2、BiVO4和Cu2O三種光催化劑在UV365/28W光源輻照下光催化活性低，而在UV254/25W光源輻照下具有良好的光催化活性，同時(shí)在UV254/25W光源輻照下三種MnO2顆粒物對(duì)SnO2、BiVO4和C

9、u2O光催化降解甲基橙活性沒(méi)有明顯的抑制作用。
　　 （7）利用光纖光譜儀對(duì)光催化實(shí)驗(yàn)所用的紫外光源進(jìn)行表征，通過(guò)測(cè)定光源輻射光譜，確定了紫外光源在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)相應(yīng)的輻射強(qiáng)度。表征結(jié)果表明，三種光源的主波長(zhǎng)與標(biāo)注的波長(zhǎng)基本一致，并且是波長(zhǎng)最短的光。結(jié)合光催化活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，部分光催化劑的穩(wěn)定性與使用的紫外光源的波長(zhǎng)有關(guān)，這是一個(gè)新現(xiàn)象。由之前實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)分析，TiO2與MnO2作用后使自身的禁帶寬度增大、光利用率降低，并把M