中孔二氧化鈦光催化劑的制備及其在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用.pdf

1、廢水廢氣等有害物質(zhì)嚴(yán)重威脅環(huán)境和人類身體健康。作為一種常用的半導(dǎo)體材料,二氧化鈦(TiO2)在光催化降解有害物質(zhì)方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用。
　　 本文采用水熱的方法在不加入有機(jī)模板劑的條件下制備中孔TiO2及鈰摻雜TiO2。用XRD、BET、SEM、UV-vis漫反射吸收光譜等手段對制備的TiO2進(jìn)行了表征。采用甲基橙模擬廢水,以紫外光為光源,測試了所制備TiO2的光催化性能。
　　 首先系統(tǒng)考察了制備條件(鈦酸丁酯、水、乙

2、醇、尿素、硫酸銨、乙酰丙酮的配比以及晶化時(shí)間、晶化溫度、焙燒溫度等)對TiO2結(jié)構(gòu)及光催化性能的影響。當(dāng)n(鈦酸丁酯):n(水):n(乙醇):n(乙酰丙酮):n(尿素):n(硫酸銨)=1.6:73.3:27.2:1.0:8.8:1.0時(shí),制備的TiO2比表面積可以達(dá)到325m2/g,即使在450℃焙燒后比表面積也可以達(dá)到190 m2/g,而且具有中孔的特性,孔徑集中分布在10 nm?？讖阶羁蓭追植茧S制備條件的變化而變化,在6-11nm不

3、等。
　　 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):鈦源水解過程對最終的TiO2活性具有顯著的影響,鈦酸丁酯、水、乙醇的比例合適時(shí)才能得到活性較好的TiO2。乙酰丙酮的加入對TiO2最終的形貌具有決定性的影響,由SEM圖可以看出,乙酰丙酮的加入量適中(乙酰丙酮與鈦酸丁酯的摩爾比為2:3)時(shí)制備的TiO2外觀上為球狀顆粒,且顆粒分布均勻,粒徑為1.2μm左右。加入尿素可以有效提高。TiO2的比表面積,且鈦酸丁酯與尿素的摩爾比達(dá)到1:5.5后隨著尿素量的增加,

4、比表面積保持在125 m2/g左右。硫酸銨的加入也可以提高TiO2的比表面積,而且隨硫酸銨的增加,比表面積有所增加。尿素和硫酸銨的加入影響到TiO2的結(jié)構(gòu)和形態(tài),因此對TiO2最終的活性有一定的影響,在本論文采用的實(shí)驗(yàn)條件下,尿素和硫酸銨的加入存在一個最佳值。XRD表明水熱法制備的TiO2具有很強(qiáng)的銳鈦礦型穩(wěn)定性,即使在800℃的高溫焙燒下也只有4％左右的金紅石型生成。與P25相比,制備的TiO2吸光范圍向可見光有一定的移動,活性測試也

5、表明根據(jù)優(yōu)化條件所制備的TiO2光催化活性達(dá)到47.8％,比DegussaP25高10％。
　　 以硝酸鈰銨為鈰源用水熱的方法制備了鈰摻雜TiO2。XRD結(jié)果表明450℃焙燒時(shí),m(CeO2)/m(TiO2)在0-10％范圍內(nèi)變化時(shí)制備的鈰摻雜TiO2都未出現(xiàn)CeO2的特征峰,仍然是銳鈦礦型TiO2,這表明CeO2未進(jìn)入TiO2的晶格,而是以高分散的狀態(tài)分布在TiO2表面?；钚詼y試表明:鈰摻雜的TiO2對甲基橙有一定的降解能力。