Ce-TiO2-SiO2復合納米纖維的制備及其光催化降解亞甲基藍的研究.pdf

1、染料廢水因其具有有機物濃度高、色度大、成分復雜、難生物降解、脫色困難等特點，一直是工業(yè)廢水處理的難點。光催化氧化是一種綠色高效的高級氧化技術，近年來在染料廢水處理中得到了應用。目前最常用的光催化劑是納米TiO2，但是，由于TiO2只能被紫外光激發(fā)，太陽能利用率不高，而且在催化反應過程中容易流失、難以回收，這些局限性限制了TiO2的實際應用。因此，研制對可見光有相應的且易于回收的光催化劑具有重要意義。
　　 本文以鈦酸丁酯、正硅酸

2、乙酯、硝酸鈰為主要原料，在溶膠-凝膠法基礎上復合靜電紡絲技術制備了不同Ce摻雜量的TiO2/SiO2復合纖維，并以亞甲基藍為目標污染物，研究了在模擬太陽光下制得的催化劑對亞甲基藍的光催化降解行為，探討了Ce摻雜量、催化劑用量、亞甲基藍初始濃度、溶液初始pH值、無機陰離子等因素對光催化活性的影響，同時討論了在不同反應條件下光催化降解亞甲基藍的動力學特征。在此基礎上，對Ce-TiO2/SiO進行了一些列的表征實驗，通過XRD、SEM、TEM

3、、IR、TG和UV-Vis DRS等手段對光催化劑的微觀結構及形貌特征進行了分析，得到光催化劑與亞甲基藍之間的構效關系。研究結果表明：
　　 (1)采用溶膠-凝膠復合靜電紡絲法得到的干凝膠纖維在400℃焙燒4h后，能夠成功得到Ce-TiO2/SiO2復合纖維。該纖維狀光催化劑呈現(xiàn)多孔結構，有效地提高了催化劑的比表面積。
　　 (2)稀土元素Ce的有效摻雜可以顯著提高光催化劑的催化活性，且摻雜量存在一個最佳值，當nCe:

4、nTi＝0.2％時光催化劑的催化活性最好；
　　 (3)催化劑投加量、亞甲基藍的初始濃度、溶液初始pH值等都是影響光催化降解效果的重要因素。在最佳催化條件下，Ce摻雜量為0.2%、催化劑投加量為100 mg/L、pH為11時，200 mL2.5 mg/L的亞甲基藍溶液在模擬太陽光輻射120 min后，降解率可達92.6%；
　　 (4)無機陰離子NO3-、SO42-、C1-的存在對亞甲基藍的光催化降解均具有抑制作用，其作

5、用大小為Cl-＞ NO3-＞SO42-。
　　 (5)在模擬太陽光照射條件下，實驗制備的Ce-TiO2/SiO2纖維及粉體光催化劑催化降解亞甲基藍的效果均優(yōu)于P25，粉體的光催化效率略高于纖維催化劑，但相較于納米粉末，納米纖維具有易于固定和回收等優(yōu)點，不會造成二次污染，所以作為現(xiàn)實應用的催化劑，納米纖維更為實用和有效。
　　 (6)在模擬太陽光作用下，研究了不同Ce摻雜量、催化劑用量、亞甲基藍初始濃度、無機陰離子等反應條