孔結(jié)構(gòu)多酸-二氧化鈦復(fù)合材料的制備及其光催化降解酞酸酯研究.pdf

1、本論文針對目前TiO2光催化劑存在的量子效率低、可見光利用率低和回收困難等問題,分別制備了多酸-二氧化鈦(H3PW12O40／TiO2)及銀摻雜多酸-二氧化鈦(H3PW12O40／Ag-TiO2)復(fù)合光催化材料,對其結(jié)構(gòu)、形貌、光吸收特性和表面物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征,系統(tǒng)研究了兩種復(fù)合材料的光催化行為,探討了H3PW12O40／TiO2光催化降解鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)的機(jī)理。具體研究如下:
　　

2、1.利用溶膠-凝膠結(jié)合程序升溫方法,制備了具有較高光催化活性的H3PW12O40／TiO2復(fù)合材料。通過電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜、透射電子顯微鏡、X-射線粉末衍射、紫外-可見漫反射光譜和X-射線光電子能譜對該復(fù)合材料的組成和結(jié)構(gòu)、光吸收性質(zhì)、形貌以及表面物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征；通過在模擬太陽光條件下降解水中酞酸酯類化合物(PAEs)對其光催化活性進(jìn)行了評價；測定了溶液pH值對光催化降解效率的影響。結(jié)果表明:復(fù)合材料中活性組分H3P

3、W12O40的基本骨架結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變,而且與TiO2網(wǎng)絡(luò)間存在較強(qiáng)的化學(xué)作用,母體TiO2以銳鈦礦晶型為主；H3PW12O40／TiO2具有微孔一介孔雙重孔徑及較大的BET比表面積；H3PW12O40／TiO2光催化劑的活性隨著H3PW12O40的擔(dān)載量(0％-19.8％)增加而增強(qiáng),并且明顯好于純TiO2；H3PW12O40／TiO2復(fù)合材料光催化降解PAEs的效率由大到小的順序是DBP>DEP>DMP；中性或堿性條件可以促進(jìn)H3PW

4、12O40／TiO2對DEP的光催化降解。
　　 2.采用高效液相色譜-質(zhì)譜和離子色譜對H3PW12O40／TiO2復(fù)合材料在模擬太陽光條件下光催化降解DEP和DBP的中間產(chǎn)物進(jìn)行了分析,測定了降解過程中TOC的變化。結(jié)果表明:DEP可以通過三條路徑實現(xiàn)礦化,降解的主要中間產(chǎn)物有羥基化的鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸、二羥基苯甲酸、馬來酸酐和苯酚等化合物；DBP可通過四條路徑實現(xiàn)礦化,降解的主要中間產(chǎn)物有羥基化的鄰苯二甲酸二丁酯、

5、羥基鄰苯二甲酸、苯甲酸丁酯等化合物,兩者的中間產(chǎn)物均可進(jìn)一步降解生成甲酸、乙酸和丁二酸等小分子酸,最后生成CO2和H2O。
　　 3.采用溶膠-凝膠結(jié)合程序升溫溶劑熱處理方法制備了H3PW12O40和金屬Ag共摻雜的TiO2復(fù)合材料H3PW12O40／Ag-TiO2。通過電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜、透射電子顯微鏡、X-射線粉末衍射、紫外-可見漫反射光譜和X-射線光電子能譜對復(fù)合材料的組成和結(jié)構(gòu)、光吸收性質(zhì)、形貌以及表面物理化

6、學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征；通過在模擬太陽光條件下降解DEP和磺胺甲惡唑(SMZ)對其光催化活性進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:該復(fù)合材料具有銳鈦礦相結(jié)構(gòu),金屬銀以單質(zhì)形式存在；復(fù)合材料不僅在200～380 nm處有強(qiáng)烈吸收,而且在400～600 nm之間也有明顯的光吸收；H3PW12O40／Ag-TiO2具有微孔(0.45 nm)和介孔(4.2 nm)雙重孔徑；BET比表面積較H3PW12O40／TiO2略??；不同光催化劑的活性順序是H3PWi2O40／