二氧化鈦光催化轉(zhuǎn)化氮氧化物研究.pdf

1、以負(fù)載在玻璃片上商品化的二氧化鈦為光催化劑，以氮氧化物為反應(yīng)物，考察了催化劑用量、催化劑接觸面積、光強(qiáng)度、反應(yīng)物濃度和流量、系統(tǒng)中水、氧含量和TiO2的晶型及粒徑對(duì)氮氧化物光催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的影響。 經(jīng)紅外檢測(cè)，氮氧化物光催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)的產(chǎn)物為硝酸，據(jù)此推測(cè)了氮氧化物光催化轉(zhuǎn)化的反應(yīng)歷程及反應(yīng)機(jī)理。建立了氮氧化物光催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，確定了動(dòng)力學(xué)方程中的反應(yīng)速度常數(shù)κ和Langmuir吸附平衡常數(shù)K。 利用非金屬元

2、素氮、過(guò)渡金屬元素鐵及貴金屬元素鉑攙雜修飾商品化的二氧化鈦，并進(jìn)行了表征和活性評(píng)價(jià)。氮的攙雜在二氧化鈦晶格內(nèi)形成N-Ti-O鍵，使二氧化鈦的吸收光譜發(fā)生明顯紅移，攙雜后的催化劑在可見(jiàn)光下的活性明顯高于未攙雜的二氧化鈦。不同的煅燒溫度、時(shí)間及氮的攙雜量對(duì)攙雜后催化劑的活性有很大的影響，混入25％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳酸銨，在600℃下煅燒1小時(shí)的樣品在可見(jiàn)光下的活性最高。鐵攙雜后，F(xiàn)e3+部分取代了二氧化鈦晶格中的Ti4+，抑制了二氧化鈦晶粒團(tuán)聚，

3、使比表面積增大，并使樣品的吸收光譜發(fā)生紅移，F(xiàn)e2+/Fe3+的能級(jí)靠近Ti3+/Ti4+的能級(jí)，因此能淺勢(shì)捕獲光生成電子及空穴，促進(jìn)其分離而提高光催化效率。攙雜0.2％原子分?jǐn)?shù)Fe3+，并在600℃下煅燒1小時(shí)的樣品在可見(jiàn)光下的活性最高。鉑攙雜后在二氧化鈦表面以鉑單質(zhì)和PtO的形式存在于二氧化鈦的表面，因其是良好的電子吸收體，所以可使光生成電子更有效地遷移到表面，減小電子-空穴的復(fù)合幾率，從而提高光催化活性。攙雜0.5％原子分?jǐn)?shù)鉑的二

4、氧化鈦在可見(jiàn)光下的活性最高。 在氮攙雜的二氧化鈦表面修飾鉑，不但有效的吸收了可見(jiàn)光，且使光生成電子和空穴有效的分離，因而在可見(jiàn)光下具有極高的活性。在混入25％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳酸銨并在600℃下煅燒1小時(shí)的氮攙雜的二氧化鈦的表面修飾0.5％原子分?jǐn)?shù)的鉑，得到的樣品可在綠光照射下，可將流量為500mL/min，二氧化氮含量為2.0ppm的反應(yīng)氣體內(nèi)的二氧化氮完全轉(zhuǎn)化。 氮氧化物光催化氧化產(chǎn)物為硝酸，經(jīng)檢測(cè)只有不到1％的硝酸隨氣流