金屬離子摻雜二氧化鈦光催化苯酚類化合物降解的研究.pdf

1、工業(yè)廢水含有有機污染物一直是世界范圍內一個重要的環(huán)境問題。該類研究
　　主要目的是開發(fā)出一個適當?shù)奶幚矸椒ㄒ跃S持水資源供給。在幾種水質凈化方法中，半導體光催化對一些有害物質的降解是一種效果很好的技術，它可以降解一些有機化學物質，而這些物質不能被其他凈化方法去除。本論文對光催化降解酚類化合物做系統(tǒng)的研究。
　　最初，苯酚被選為光催化降解有機模型污染物，在水溶液中以二氧化鈦
　?。═iO2）催化劑在紫外光照射下，研究了一些

2、操作參數(shù)對光催化降解苯酚的影響，如pH值、催化劑濃度、苯酚濃度、陰離子、金屬離子、電子受體、表面活性劑和紫外燈的強度。通過紫外可見光譜下苯酚濃度隨照射時間的變化計算出降解動力學參數(shù)。得出苯酚降解動力學遵循一級反應動力學。結果表明苯酚的光催化降解與操作參數(shù)有很明顯的相關性。并對在降解過程中可能作為添加劑的物質的影響進行了討論。本研究對TiO2（銳鈦礦型）和TiO2-P25等光催化劑對苯酚降解的影響的進行了比較。TiO2-P25由于其較小的

3、晶粒尺寸比TiO2（銳鈦礦型）反應活性更強。降解過程隨紫外燈安放位置對實驗結果的影響也被考察和討論.
　　在紫外光照射下，以TiO2-P25為催化劑，分別研究了含氧水溶液中的苯
　　酚、4-氯苯酚和4-硝基苯酚這三種酚類化合物光催化降解。酚類化合物降解的動力學計算結果符合表觀一級反應。在最適pH值和TiO2濃度下考察了溫度影響。在25-45℃的范圍內提高溫度可以在一定程度上加快降解，通過計算表觀活化能是9.68-21.44k

4、J·mol-1。降解過程中熱力學的活化參數(shù)也進行了評價。酸性物種的形成導致溶液pH值的下降。通過紫外-可見光譜分析得出降解過程中主要中間產(chǎn)物（如對苯二酚、苯醌和兒茶酚）的出現(xiàn)和演變。另外，還研究了水懸浮液在紫外光照射下光催化降解酚類化合物過程中，不同添加材料（如活性炭、 ZSM-5和二氧化硅）與二氧化鈦自然混合后反應規(guī)律。在120min的光催化過程中，TiO2與支撐材料復合后對酚類化合物的降解效率要優(yōu)于單獨使用TiO2。使用便宜的稻殼，

5、降解也得到適度的提高，接近于活性炭。
　　用溶膠凝膠法制備Fe3+摻雜的和未摻雜的TiO2納米顆粒。用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線色散能量光譜（EDX）和紫外可見光譜漫反射光譜（DRS）來表征納米顆粒。實驗結果表明，F(xiàn)e3+摻雜TiO2納米顆粒具有銳鈦礦結構，這種結構是由8-11nm的顆粒組成。紫外光照射下，對水分散體中的納米顆粒在苯酚的光催化降解進行了研究。在本研究中，F(xiàn)e3+摻雜TiO2最有優(yōu)的效率出

6、現(xiàn)在0.5mol％。評估煅燒溫度對0.5mol%Fe3+摻雜 TiO2結構及反應性能影響。催化活性隨焙燒溫度的升高而增加，最高的效率出現(xiàn)在450℃；超過450℃，光催化活性降低，在750℃是由于成為金紅石結構光催化活性接近于零。試驗將苯酚的降解與苯酚十二烷基硫酸鈉膠態(tài)離子和水的分配系數(shù)相聯(lián)系，并作為照射時間的函數(shù)進行討論。
　　制備和考察Fe3+/M金屬摻雜TiO2納米顆粒（其中M是Ba2+、Co2+和La3+）。催化劑在450℃