泡沫鎳載氧化鈦基光陽極制備及其液相光電催化降解性能.pdf

1、本文以泡沫鎳為載體,活性炭為造孔劑,采用硬模板法制備泡沫鎳負(fù)載多孔TiO2光陽極,并以其作為工作電極,銅電極為對電極,在自制的光電催化反應(yīng)器中,以亞甲基藍(lán)為目標(biāo)降解物,在紫外光照射下對泡沫鎳負(fù)載多孔TiO2光電極的光電催化性能進(jìn)行研究。探討了負(fù)載次數(shù)、不同活性炭摻雜量、外加陽極偏壓、通氣速率和亞甲基藍(lán)初始濃度等因素對其光電催化降解效率的影響。結(jié)果表明:光與電的協(xié)同催化作用和加入活性炭造孔劑都大大提高TiO2的光電催化性能,另外,存在最佳

2、的光電催化降解條件,即當(dāng)負(fù)載次數(shù)為4次、外加陽極偏壓為3V、通氣速率為40L/h和亞甲基藍(lán)次數(shù)濃度為1mg/L時,催化降解效率最高,反應(yīng)150min后亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到99％。同時發(fā)現(xiàn)亞甲基藍(lán)在光電催化降解過程中,通過自由基的氧化發(fā)生了C=N鍵的斷裂去甲基化,最后被降解為H2O和CO2。
　　以泡沫鎳為載體,活性炭為造孔劑,硝酸銀為銀源,采用硬模板法制備泡沫鎳負(fù)載Ag摻雜多孔TiO2光陽極,并在紫外光照射下測試其光電催化性能,用

3、XRD、SEM、TEM、XPS和TG-DTA等對其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。SEM分析表明,活性炭造孔的薄膜電極表面凹凸不平且呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu);XRD分析發(fā)現(xiàn),TiO2的結(jié)構(gòu)主要以銳鈦礦型為主,Ag摻雜對TiO2的結(jié)構(gòu)影響較小。催化性能測試結(jié)果表明:Ag摻雜量為0.3%的泡沫鎳負(fù)載Ag摻雜多孔TiO2光電極對亞甲基藍(lán)的光電催化降解效果最好,且在負(fù)載次數(shù)為4次、外加陽極偏壓為3V、pH值為9和亞甲基藍(lán)初始濃度為2mg/L時,催化降解效率最高,反應(yīng)1

4、50min后亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)99%。光電極循環(huán)使用5次后對亞甲基藍(lán)的催化降解效率仍可達(dá)80%。
　　探討了泡沫鎳負(fù)載Ag摻雜TiO2光陽極光電催化、光催化和電催化降解亞甲基藍(lán)的動力學(xué)規(guī)律,并研究了不同亞甲基藍(lán)初始濃度的光電催化降解過程,經(jīng)試驗(yàn)表明均符合一級反應(yīng)動力學(xué)方程。光電催化降解過程的反應(yīng)速率遵循非均相的Langmuir-Hinshelwood動力學(xué)方程。動力學(xué)方程可表示為:y=7.07x+23.85,則其光電催化表面反應(yīng)速