氧化錳對TiO-,2-光催化活性的影響研究.pdf

1、二氧化鈦光催化被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的水污染控制新技術(shù)之一，是多年來的研究熱點(diǎn)，而二氧化鈦失活是其在實(shí)際應(yīng)用中可能會出現(xiàn)的重要問題。錳是地殼中的常量元素，常以溶解態(tài)及氧化物或羥基氧化物顆粒物形式廣泛存在于各種廢水或天然水體中，預(yù)研發(fā)現(xiàn)多種氧化錳顆粒物與TiO<,2>在水體中共存時，能使光催化劑失活。 本論文的主要內(nèi)容為： (1)以甲基橙為模擬污染物，考察四種氧化錳：δ-MnO<,2>、α-MnO<,2>、γ-MnOOH

2、和天然錳礦的共存對TiO<,2>光催化活性的影響。結(jié)果表明：pH6.0時，TiO<,2>光照110min可將甲基橙完全降解，氧化錳存在時，TiO<,2>的光催化活性均受到明顯的抑制，甚至徹底失去活性，這種現(xiàn)象可稱為氧化錳對TiO<,2>光催化劑的致毒效應(yīng)。甲基橙的初始-pH值分別為4.0、6.0和8.0時，四種氧化錳對TiO<,2>光催化劑皆產(chǎn)生致毒效應(yīng)，其中γ-MnOOH和天然錳礦致毒順序?yàn)椋簆H8.0>pH6.0>pH4.0，δ-M

3、nO<,2>和α-MnO<,2>致毒順序?yàn)椋簆H4.0>pH6.0>pH8.0，并且計(jì)算了不同pH值下光催化反應(yīng)的初始反應(yīng)速率。氧化錳的質(zhì)量濃度Cm分別為4.76％、11.11％和33.33％時，四種氧化錳的致毒效應(yīng)皆隨氧化錳質(zhì)量濃度的增加而增大。向光催化反應(yīng)器中通入氧氣發(fā)現(xiàn)：氧化錳的存在對TiO<,2>光催化劑產(chǎn)生明顯的抑制作用。 (2)以羅丹明B為模擬污染物，考察δ-MnO<,2>、α-MnO<,2>、γ-MnOOH和天然

4、錳礦的共存對TiO<,2>光催化活性的影響。pH6.0時，四種不同類型的氧化錳皆對TiO<,2>光催化劑產(chǎn)生致毒效應(yīng)。羅丹明B不同初始pH值下，四種不同類型氧化錳致毒順序皆為：pH8.0>pH6.0>pH4.0，α-MnO<,2>、γ-MnOOH和天然錳礦三者在不同pH值下的平均反應(yīng)速率大小順序一致，皆與δ-MnO<,2>不同。四種氧化錳的致毒效應(yīng)順序皆為Cm=33.33％>Cm=20.00％>Cm=4.76％，光催化反應(yīng)的平均反應(yīng)速率

5、皆隨氧化錳質(zhì)量濃度的增大而降低。 (3)以苯酚為模擬污染物，考察δ-MnO<,2>、α-MnO<,2>、γ-MnOOH和天然錳礦的共存對Ti02光催化活性的影響。pH6.0時，四種氧化錳皆對TiO<,2>光催化劑產(chǎn)生致毒效應(yīng)。四種不同類型的氧化錳在不同初始pH值下的致毒順序皆為：pH8.0>pH6.0>pH4.0，平均反應(yīng)速率大小皆順序?yàn)椋簆H4.0>pH6.0>pH8.0。在不同的氧化錳質(zhì)量濃度下，四種氧化錳的致毒效應(yīng)順序皆

6、為Cm=33.33％>Cm=20.00％>Cm=4.76％，光催化反應(yīng)的平均反應(yīng)速率皆隨氧化錳質(zhì)量濃度的增大而降低。 (4)以α-MnO<,2>和δ-MnO<,2>作為氧化錳樣品，利用DRS、PL和XPS等分析方法，初步分析了氧化錳對TiO<,2>光催化劑產(chǎn)生致毒效應(yīng)的機(jī)理，可歸納為：MnO<,2>能與TiO<,2>形成核．殼型小團(tuán)聚體，在小團(tuán)聚體內(nèi)接觸界面上構(gòu)成“異質(zhì)結(jié)”，使TiO<,2>晶相中Ti<'4+>和O<'2->