過渡金屬-TiO-,2-介孔復合材料的制備及其在造紙中的應用.pdf

1、二氧化鈦在空氣凈化、水的殺菌消毒和含有機污染物的廢水光催化降解中有重大的應用，且無二次污染，成為目前最引起科學家關注的綠色環(huán)保型催化劑之一。介孔TiO2由于具有很高的比表面積和規(guī)整的介孔孔道，具有比TiO2更優(yōu)越的物理和化學性能，通過摻雜過渡金屬離子制備介孔復合材料，能有效提高其光催化活性和反應效率，在處理廢水有機污染物等方面具有廣闊的應用前景。 本項研究以三嵌段共聚物P123作模板，采用溶膠-凝膠法制備摻雜Mn2+和Yb3+

2、的介孔TiO2復合材料，利用χ-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、N2吸附-解吸分析和傅里葉變換紅外光譜分析(FT-IR)等手段對樣品進行表征。結(jié)果表明：金屬離子的摻雜對改性介孔二氧化鈦的晶型和平均粒徑有很大的影響；Mn2+和Yb3+離子起到了光生電子捕獲劑的作用，減少了光生電子-空穴對的復合幾率；金屬離子的摻雜量對TiO2的光催化活性有一定的影響，摻雜量過大時，會有多余的金屬離子包裹在TiO2的表

3、面，阻礙了紫外線對TiO2的照射，影響TiO2的光催化活性。適量Mn2+和Yb3+摻雜能有效抑制納米TiO2晶粒的成長，使晶體發(fā)育良好，粒度分布均勻，產(chǎn)物分散性較好；Mn2+和Yb3+均勻分散在TiO2中；金屬離子摻雜使TiO2粒子表面含有大量羥基，有利于提高TiO2的光催化活性，提高TiO2對太陽光的利用率。 以對氯苯酚為目標降解物，考察了摻雜過渡金屬離子后介孔TiO2光催化性能的變化。發(fā)現(xiàn)摻雜后的介孔TiO2復合材料比純的

4、介孔TiO2有更好的光催化性能，能有效提高對氯苯酚的光催化降解。介孔TiO2復合材料光催化氧化降解反應受溫度、催化劑用量、通氧方式、光照時間的影響較大：溫度升高有利于目標降解物的去除；催化劑用量存在一個最佳值。用量過多或過少都會影響光催化反應的降解率。過少的催化劑不足以完全降解有機物，過多則會使溶液變的混濁，使紫外光難以透過，阻礙紫外線對TiO2的照射，從而降低TiO2的催化效率；通氧方式對降解效果也有很大的影響，通入工業(yè)氧時，降解效果

5、最佳，通空氣次之，不通氣，降解效果最差；光催化反應的降解率隨光照時間的增長而增大，反應速率均是先快后慢。 分別以Mn2+/TiO2和Yb3+/TiO2介孔復合材料作催化劑處理造紙廢水，考察了光催化體系中光照時間、催化劑的用量、初始pH值、通氧方式等對降解造紙廢水的影響因素，探明了在反應條件為：催化劑用量為1.5g/L、初始pH=12、連續(xù)通氧條件下降解效果最佳，在紫外光照射下，反應12h后，廢水的CODcr去除率分別達到78.