磁可分復(fù)合型TiO2光催化劑制備及其污染物降解性能研究.pdf

1、具有光催化活性的銳鈦礦型納米TiO2，近年來作為一種新型環(huán)境功能材料被廣泛應(yīng)用于廢水處理中。但是，懸浮態(tài)TiO2存在著回收困難等問題，使廢水處理運行成本提高。磁性納米粒子在臨界尺寸以下具有超順磁性，在外磁場條件下，磁性納米材料會隨著強磁場的走向做定向移動?；诖?，以超順磁性納米粒子為載體，將納米TiO2固載在載體表面制成的磁性光催化劑能均勻地分散在反應(yīng)液中，保持較高的光催化活性，還能在外加磁場作用下實現(xiàn)分離回收和重復(fù)利用，從而解決催化劑

2、分離困難的問題，提高催化劑的使用效率。
　　本論文采用穩(wěn)定的Fe3O4磁流體中的超順磁性Fe3O4納米粒子作為磁核，采用Stber法在Fe3O4納米粒子表面包覆SiO2，制成超順磁性Fe3O4-SiO2載體。根據(jù)鈦酸丁酯（TNBT）水解產(chǎn)生的羥基能夠和Fe3O4-SiO2載體表面富含的羥基鍵合的原理，通過溶膠-凝膠法在Fe3O4-SiO2載體表面擔(dān)載納米TiO2催化劑，制備出單分散的具有“核-殼”結(jié)構(gòu)的磁可分TiO2/Fe3O4-

3、SiO2（TFS）復(fù)合型光催化劑。同時發(fā)現(xiàn)，通過對磁性Fe3O4-SiO2載體進行活化處理，可以改變載體表面的結(jié)構(gòu)和官能團的數(shù)量，實現(xiàn)納米TiO2催化劑在載體表面的可控固載。通過分析和表征TFS復(fù)合型光催化劑的分子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)組成、形貌、能譜、光吸收性能、離子含量、磁性等物化性能，證實制備出磁可分的納米級復(fù)合型TiO2光催化劑。其催化活性與商用Degussa P25催化劑接近，具備產(chǎn)品化條件。
　　采用制備的TFS復(fù)合型光催化劑對普

4、施安（PR）和萘進行降解試驗，探討該催化劑降解污染物的操作條件，并通過響應(yīng)曲面法優(yōu)化不同的控制條件。試驗結(jié)果表明，TFS復(fù)合型光催化劑對普施安（PR）和萘均具有高效的降解能力。光催化反應(yīng)對普施安（PR）的最佳操作條件為光照時間49.9min、pH值1.3、催化劑投加量0.57g/L。光催化反應(yīng)對萘的最佳操作條件為光照時間98.8min，pH值2.5、催化劑投加量0.96g/L。證實了TFS復(fù)合型光催化劑具有較高的催化活性和污染物降解性能