TiO-,2-光催化劑離子摻雜及降解染料廢水的研究.pdf

1、多相半導(dǎo)體光催化技術(shù)在水污染控制，尤其在處理廢水中難降解有機(jī)污染物方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性。 本文用溶膠-凝膠法制備了TiO2及摻雜金屬離子TiO2光催化劑，用BET、TEM、XRD、XPS、固體紫外吸收光譜分析催化劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，選擇波長為254nm的紫外燈為光源，以偶氮染料甲基橙為目標(biāo)污染物，研究了懸浮相TiO2及摻雜金屬離子TiO2催化劑對水中污染物的去除效果，討論了制備條件和金屬離子摻雜對TiO2催化活性的影響，從而得到催化

2、劑制備的最佳工藝條件，同時(shí)對Cr-TiO2光催化降解甲基橙的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了初步探討。 通過考察不同制備條件(反應(yīng)體系pH、水、溶劑、焙燒溫度)對TiO2催化活性的影響，結(jié)果表明：反應(yīng)體系pH3.0、8.0mL蒸餾水、20.0mL乙醇和550℃焙燒條件下制備的TiO2催化活性較好。樣品晶粒半徑11.0nm，銳鈦礦含量22.7％、金紅石含量77.3％，降解濃度10.0mg/L甲基橙10小時(shí)后，降解率可達(dá)到94.4％。

3、TiO2摻雜不同金屬離子后由銳鈦礦(Anatase)到金紅石(Rutile)的轉(zhuǎn)變溫度改變：摻雜Zn2+、Cr6+和Cu2+提高A→R轉(zhuǎn)變溫度，摻雜Ni2+降低A→R轉(zhuǎn)變溫度。摻雜金屬離子TiO2的催化活性順序?yàn)閆n2+(2.0wt％)＞Cr6+(3.0wt％)＞Zr4+(3.0wt％)＞Ni2+(5.0wt％)＞Cu2+(1.0wt％)＞Fe3+(3.0wt％)＞Co2+(1.0wt％)。摻雜Zn2+提高了TiO2降解甲基橙的光催化活

4、性，根據(jù)TEM和XPS分析可能是因?yàn)閆n2+進(jìn)入到TiO2的晶格中，形成了淺勢捕獲。 摻雜Cr6+使TiO2的吸光波長由387.5nm增加到705.0nm，使TiO2吸光范圍大大增加。通過考察了不同制備條件(Cr6+摻雜量、加酸量、焙燒溫度)對Cr-TiO2催化活性的影響，結(jié)果表明：3.4wt％Cr6+、0.48mL硝酸和500℃焙燒條件下制備的Cr-TiO2催化活性較好。樣品為納米級球形顆粒，根據(jù)TEM和XPS分析Cr6+可

5、能進(jìn)入到TiO2的晶格中，降解濃度10.0mg/L甲基橙10小時(shí)后，降解率可達(dá)到83.4％。通過考察Cr-TiO2降解10.0mg/L的甲基橙、甲基紅和次甲基蘭，發(fā)現(xiàn)它對甲基橙的降解效果最好。同時(shí)考察了光源、反應(yīng)物濃度和催化劑用量對Cr-TiO2降解甲基橙的影響：不同光源降解效果為紫外光＞太陽光＞暗室；甲基橙的初始濃度在2.0mg/L到20.0mg/L這個(gè)范圍變化時(shí)，濃度越高，相同時(shí)間的降解率越大；甲基橙的初始濃度在2.0mg/L到20