基于有機(jī)污染物去除的新型磁性TiO2復(fù)合光催化劑的設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、水楊酸(SA)和抗生素類物質(zhì)都是難降解的有機(jī)污染物。這些物質(zhì)不僅會對環(huán)境產(chǎn)生生態(tài)毒性，造成難直接治理的污染，而且會隨著食物鏈最終進(jìn)入人體，危害著人類的生命健康。由于這些物質(zhì)有較強(qiáng)的環(huán)境穩(wěn)定性，很難通過傳統(tǒng)處理技術(shù)有效的去除。因此，光催化作為一種具有廉價、無毒、穩(wěn)定、低能耗等優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)而被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境的治理中。為了提高光催化劑的選擇性和回收率，我們引入了磁性材料且將分子印跡和光催化技術(shù)相耦合來提高光催化劑的功能化，實(shí)現(xiàn)環(huán)境中SA和抗生

2、素類有機(jī)污染物的高效處理。具體內(nèi)容如下:
　　(1)通過溶膠-凝膠法合成磁性二氧化鈦(mag-TiO2)復(fù)合光催化劑，并以此來去除SA有機(jī)污染物。通過TEM、SEM、BET、FT-IR、XRD、VSM等儀器對該催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。結(jié)果表明所制的mag-TiO2復(fù)合光催化劑:具有核-殼結(jié)構(gòu)，直徑約為290 nm，有良好的分散性、化學(xué)穩(wěn)定性和磁特性(Ms=22.11 emu/g);對SA有良好的吸附能力和較快吸附速率。在最佳實(shí)驗(yàn)條

3、件下，吸附過程遵循準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)和Langmuir吸附等溫方程。同時，由熱力學(xué)參數(shù)可知該吸附過程是一個自發(fā)的吸熱過程。另外，由光催化降解實(shí)驗(yàn)可知該光催化劑具有良好的降解活性，并對其機(jī)理進(jìn)行了深入探討。
　　(2)本實(shí)驗(yàn)主要通過溶膠-凝膠法合成了以環(huán)丙沙星(CIP)為模板分子的無機(jī)印跡TiO2/C/Fe3O4復(fù)合光催化劑。通過一系列實(shí)驗(yàn)考察發(fā)現(xiàn)，CIP為0.05mmol，洗脫時間為4h時制備的無機(jī)印跡TiO2/C/Fe3O4復(fù)合光

4、催化劑，在可見光下照射120min，降解CIP溶液，降解率可達(dá)80％左右，對CIP表現(xiàn)出了良好的光催化活性。在選擇性實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，相比于TiO2/C/Fe3O4而言，無機(jī)印跡TiO2/C/Fe3O4對CIP溶液的降解效果更好，但對四環(huán)素的降解活性不高，說明無機(jī)印跡TiO2/C/Fe3O4對CIP具有良好的光催化活性和較高的選擇性。
　　(3)以二氧化鈦納米管(TNT)作載體，TC為模板分子，制備導(dǎo)電印跡P3HT/Fe3O4/TNT復(fù)

5、合光催化劑。通過SEM、TEM、EDS、ICP、XRD等儀器對導(dǎo)電印跡P3HT/Fe3O4/TNT光催化劑進(jìn)行了形貌和性質(zhì)的表征。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)考察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚合時間為12h、P3HT為0.02g時制備的導(dǎo)電印跡P3HT/Fe3O4/TNT光催化劑，在紫外光照射下，對TC的光降解效果最好，降解率可達(dá)85％。在選擇性考察的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，與TNT相比，導(dǎo)電印跡P3HT/Fe3O4/TNT對TC的光催化活性高，且對TC的降解效果明顯優(yōu)于對CIP的。經(jīng)過