懸浮型核(TiO2)-殼(SiO2)結(jié)構(gòu)光催化反應(yīng)器制備及特性研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展，環(huán)境污染問題變得越來越嚴(yán)重，亟需一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)的處理技術(shù)來治理。TiO2光催化劑因其具有無毒價(jià)廉、氧化還原能力強(qiáng)，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等良好的性能得到了極大地關(guān)注。經(jīng)歷了幾十年的研究，這種技術(shù)日益成熟，主要被應(yīng)用于處理廢水、有機(jī)污染物、垃圾滲濾液等等。但在實(shí)際工業(yè)化的應(yīng)用中，仍然還有一些問題需要克服，如TiO2,光催化效率不高、降解過程中難以回收而造成二次污染等問題，限制了TiO2光催化劑更好地發(fā)揮作用。
　　正

2、因?yàn)樯鲜鰡栴}的存在，需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，探索在實(shí)際應(yīng)用中更便捷、實(shí)用性更強(qiáng)的方案。本實(shí)驗(yàn)室具有成熟的制備TiO2
　　SiO2核殼中空納米粒子的技術(shù)，在此基礎(chǔ)之上，用十八烷基三乙氧基硅烷（ODTS）進(jìn)行表面疏水改性制備得到漂浮的空氣-水界面光催化劑(TiO2
　　SiO2-O)，并對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。經(jīng)過ODTS的修飾，即使經(jīng)過超聲或紫外光照處理之后，TiO2
　　SiO2-O納米粒子仍然能夠很穩(wěn)定地懸浮在水-空

3、氣界面之間。然后用TiO2
　　SiO2-O納米粒子來降解甲基橙染料，通過氣相光譜測試、紫外-可見光譜分析、總有機(jī)碳(TOC)的分析，結(jié)果表明甲基橙溶液能夠完全被降解。此外，TiO2
　　SiO2-O納米粒子也能有效地降解工業(yè)高濃度的垃圾滲濾液。
　　用不同烷基鏈段的硅烷偶聯(lián)劑對核殼中空納米粒子TiO2
　　SiO2進(jìn)行接枝，結(jié)果表明十八烷基三乙氧基硅烷(ODTS)是最佳的接枝鏈段，接觸角增加到111.4°，達(dá)到

4、理想的疏水效果。用這種疏水的界面光催化劑來考察其對羅丹明B的降解機(jī)理，通過吸附和降解實(shí)驗(yàn)的研究，發(fā)現(xiàn)在降解之前暗場處理過后，粒子的孔徑有所減小，染料濃度降低，根據(jù)這些結(jié)果來對其降解機(jī)理進(jìn)行推測。具體染料的降解過程還有待于進(jìn)一步去驗(yàn)證。
　　由于TiO2
　　SiO2核殼中空納米粒子的中空層空間小(2-3nm)，無法更進(jìn)一步研究其空腔中吸附的情況，因此將此體系擴(kuò)大進(jìn)行探索研究就顯得十分必要。首先，以乙二醇為螯合劑，丙酮作為溶劑

5、，采用溶膠-凝膠的方法制備了不同粒徑的單分散球形二氧化鈦粒子，并且討論了各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)對粒子形態(tài)以及分散性的影響。
　　在制備得到的單分散球形二氧化鈦粒子的基礎(chǔ)之上，通過葡萄糖溶液水熱法包碳、St(o)ber方法包硅制備了TiO2
　　SiO2核殼中空球，分別研究了葡萄糖溶液的濃度以及TEOS用量對粒子包裹的影響，最終確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件:包碳的葡萄糖濃度為0.1M，包硅的TEOS用量為1.5mL，并且是分段等量多次滴加。最后對