N摻雜TiO2粉體及薄膜的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、農(nóng)藥及印染廢水因毒性大、濃度高以及組分復(fù)雜,成為廢水治理難題之一。納米TiO2具有高活性、安全無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為是環(huán)境治理領(lǐng)域最具有開(kāi)發(fā)前途的環(huán)保型光催化材料。但是由于納米TiO2的帶隙較寬,僅在紫外光下具有較高光催化活性,且粉體催化劑回收困難,限制了其工業(yè)化進(jìn)程。針對(duì)納米TiO2的以上缺點(diǎn),本論文以氨水為氮源,采用溶膠-凝膠法對(duì)納米TiO2進(jìn)行摻雜改性,制備了具有可見(jiàn)光活性的N-TiO2粉體和玻璃基N-TiO2

2、光催化材料,并對(duì)光催化材料的制備條件進(jìn)行了優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上,分別對(duì)偶氮類(lèi)染料和有機(jī)磷農(nóng)藥模擬廢水進(jìn)行了光催化降解探索,取得如下研究結(jié)果：1.研究了N摻雜納米TiO2粉體及負(fù)載型光催化材料的制備方法與工藝條件。以鈦酸四丁酯為鈦源、氨水為氮源、無(wú)水乙醇為溶劑、冰醋酸為抑制劑、乙酰丙酮為絡(luò)合劑,采用溶膠-凝膠法制備了氮摻雜納米TiO2光催化劑。優(yōu)化的催化劑制備條件：氨水濃度15％、水浴溫度55℃、焙澆溫度500℃以及焙燒時(shí)間3h。2.采用XR

3、D和SEM技術(shù)對(duì)不同焙燒溫度下制備的樣品進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌的表征分析,采用TG-DTA技術(shù)分析樣品在加熱過(guò)程中的質(zhì)量變化和表面脫附溫度變化,采用UV-Vis技術(shù)對(duì)優(yōu)化條件下制備的樣品進(jìn)行了光譜分析。結(jié)果表明,所制備的氮摻雜TiO2光催化劑的光響應(yīng)范圍已拓展至可見(jiàn)光區(qū),熱處理溫度升高導(dǎo)致N-TiO2由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變,500℃熱處理3h所得催化劑中TiO2主要為銳鈦礦相,且粒徑較小,光催化活性最好。3.利用N摻雜納米TiO2粉

4、體對(duì)甲基橙模擬液進(jìn)行了降解脫色的研究。當(dāng)甲基橙初始pH=2,催化劑加入量為0.2g,甲基橙初始濃度為15mg/L時(shí),光催化效果最佳,脫色率均達(dá)到60%以上。催化劑在可見(jiàn)光區(qū)有明顯的反應(yīng),采用太陽(yáng)光照射100min后,甲基橙脫色率達(dá)到60%,光催化活性較好。與玻璃基N-TiO2薄膜相比,粉體的光催化效果較好。4.利用玻璃基N摻雜納米TiO2薄膜對(duì)辛硫磷農(nóng)藥進(jìn)行了COD去除率的研究。辛硫磷模擬液的初始COD值為102.6mg/L,探討了膜厚