活性炭負載催化劑光催化降解甲苯的研究.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展和人們健康意識的增強，室內環(huán)境污染問題受到廣泛關注。揮發(fā)性有機氣體（VOCs）是室內的主要污染物，光催化氧化降解VOCs是近年來興起的研究熱點。TiO2是研究發(fā)現(xiàn)迄今為止應用最理想的光催化劑，具有活性好、化學穩(wěn)定性高、成本低、氧化能力強和沒有二次污染等優(yōu)點，但是也存在著易團聚、禁帶寬、對低濃度氣體處理效率差等缺點。因此，通過將TiO2負載到活性炭上以及摻雜其他金屬離子，可以提高其光催化活性。本論文在綜述國內外研究的基礎

2、上，制備了不同活性炭負載的TiO2/AC、同種活性炭不同孔徑結構的TiO2/AC以及摻雜型Zn2+-TiO2/AC，并對制備得到的各種光催化劑進行結構表征。以甲苯為目標污染物，考察了制備得到的光催化劑的催化活性，以及甲苯初始濃度、催化劑用量、Zn2+摻雜量等因素對催化活性的影響。本論文研究的主要內容和研究成果歸納如下：
　　1、研究活性炭負載TiO2制備TiO2/AC光催化劑的實驗方法。采用溶膠-凝膠法制備TiO2/AC光催化劑，

3、考察了溶膠反應時間、浸漬時間、活性炭投加量對催化劑制備的影響，篩選出最佳制備條件：鈦酸四丁酯10 ml，無水乙醇15ml，溶膠反應時間2 h，混合液（10 mL無水乙醇、1.3 mL蒸餾水、1 mL冰乙酸），活性炭投加量15.61 g，浸漬24 h.，焙燒溫度450℃，制得催化劑TiO2負載量為36.59 mg/g。
　　2、采用氮氣吸附法、SEM、XRD、FT-IR、TG-DSC等手段對制備得到的光催化劑進行結構表征。氮氣吸附法

4、表明TiO2的負載使得活性炭的比表面積、孔容都有一定的減少，主要是由于TiO2負載于活性炭的表面和孔道內；SEM分析表明TiO2在活性炭表面的負載是雜亂無章狀的；XRD分析表明活性炭的添加有利于減少納米TiO2的的團簇現(xiàn)象，晶粒粒徑有所減小，結合TG-DSC可知制備得到的晶型為銳鈦礦型；FT-IR分析顯示TiO2在活性炭上面負載是通過化學鍵(Ti-O-C)的形式，結合牢固不易脫落。
　　3、研究了實驗條件、活性炭種類、活性炭結構性

5、質、催化劑添加量、甲苯初始濃度對光催化劑催化活性的影響并考察了催化劑失活。實驗表明：納米TiO2光催化降解反應在紫外光下響應；載體炭以椰殼炭為最佳，其次為竹活性炭，最差為竹炭；比表面積大，大中孔豐富的活性炭有利于TiO2的負載，制備得到的TiO2/AC有較高的光催化活性，當催化劑的添加量為3.3 g時，對甲苯的降解率最高為97％，并具有穩(wěn)定的降解效果；隨著甲苯初始濃度的增高，降解率呈現(xiàn)下降的趨勢；TiO2/AC較AC的失活時間延長大約4

6、個小時左右，TiO2添加有助于延長活性炭的失活時間。
　　4、研究了摻雜型Zn2+-TiO2/AC制備方法及其光催化活性，并考察了Zn2+摻雜量、負載次數(shù)等對其光催化活性的影響。實驗結果表明：Zn2+的摻雜有助于減小納米TiO2的晶粒粒徑；Zn2+的摻雜有利于提高TiO2/AC的光催化活性，最高降解率可達到100%，具有持續(xù)的降解效果，160min后仍有75%，為TiO2/AC的1.8倍；Zn2+摻雜量為20%時，降解效果最好；負