论文部分内容阅读
TiO2由于其性质稳定,无毒,以及高效的光催化活性,无腐蚀性,可反复使用,可将多种有机污染物完全矿化成无机离子和H2O,无二次污染等优点越来越受到人们的重视。但 TiO2带隙较宽(Eg=3.2 eV),无法直接利用太阳能等问题限制了其实际应用。半导体复合不仅可以使其辐射范围扩展至可见光区而充分利用太阳光或可见光,而且也可以增加导带电子和价带空穴的分离从而提高光催化效率。本文以 TiO2纳米材料为基体,采用溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法(溶剂热法)制备了TiO2基纳米复合材料(TiO2@SnO2、TiO2@MnO2、TiO2@CdS、Ag-TiO2@MnO2)。利用X射线衍射法(XRD)、电子扫描透镜(TEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)对催化剂结构及光化学特性进行初步表征。研究复合纳米材料在光照射下对有毒有机污染物降解的催化特性,探讨复合光催化剂制备过程中温度、介质、复合比等对催化剂催化性能的影响。通过跟踪测定降解体系 UV-vis、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC),评价了光催化剂对有毒有机污染物的氧化降解及深度矿化能力。并通过跟踪分析不同光催化体系过程中主要活性物种羟基自由基(·OH)和双氧水(H2O2)的变化,探讨光催化反应作用机理。 1利用溶胶-凝胶法制备复合 TiO2@SnO2粉体,并用XRD测定手段对其结构进行初步表征。以紫外光(λ≤387 nm)光催化降解罗丹明 B(Rhodamine B,RhB)为探针反应,研究其光催化活性。结果表明,复合纳米粉末由锐钛矿相 TiO2和四方晶系 SnO2组成。与单纯 TiO2、SnO2相比,TiO2@SnO2光催化活性有很大提高。通过跟踪降解体系UV-vis、FTIR和TOC测定,结果发现 TiO2@SnO2/UV体系对 RhB和2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)有很好的矿化效果。同时,采用辣根过氧化物酶(POD)分光光度法和苯甲酸荧光分析法分别测定了降解过程中H2O2和·OH的产生,表明其光催化反应机理主要涉及到·OH的历程。 2采用溶剂热法制备纳米复合光催化剂 TiO2@MnO2,运用XRD、TEM和UV-vis对其结构及光化学特性进行初步表征。以可见光(λ≥420 nm)照射光催化降解 RhB和2,4-DCP为探针反应,研究了TiO2@MnO2复合光催化剂的光催化性能,探讨TiO2@MnO2复合光催化剂制备过程中,MnO2复合量、溶剂组成对其催化性能的影响。结果表明,TiO2@MnO2复合粉末光催化剂由四方晶系 TiO2纳米棒和γ-MnO2组成。MnO2复合量、溶剂组成对 TiO2@MnO2催化性能有很大的影响。在可见光照射条件下,TiO2@MnO2对 RhB和2,4-DCP光催化降解和矿化均高于单纯 TiO2。同时,采用POD分光光度法和苯甲酸荧光分析法分别测定了在降解过程中H2O2和·OH的产生,表明 TiO2@MnO2光催化机理涉及到·OH历程。 3以无机钛盐为原料,在210℃低温下,水热制备 TiO2纳米带,通过沉淀法在TiO2纳米带表面修饰 CdS,制得 TiO2@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和UV-vis对其结构及光化学特性进行初步表征。以可见光(λ≥450 nm)光催化降解 RhB及水杨酸(Salicylic Acid,SA)为探针反应,研究 TiO2@CdS复合光催化剂的光催化性能,探讨 TiO2@CdS复合光催化剂制备过程中温度、介质和TiO2与 CdS复合比等对TiO2@CdS催化性能的影响。结果表明,所制备的TiO2纳米带形貌及结构完美、分散性好。复合粉末由锐钛矿相 TiO2和立方相 CdS组成。常温下,中性介质中CdS的引入大大提高了TiO2在可见光下的活性;同时,TiO2也促进了CdS可见光光催化活性的提高。通过跟踪降解体系 UV-vis、FTIR和TOC测定,结果发现 TiO2@CdS/vis体系在 pH7.00时,对 SA的降解率较 TiO2纳米带有显著地提高,并且能矿化 RhB和2,4-DCP。 4采用两步水热法制备掺 Ag光催化剂 Ag-TiO2@MnO2,利用XRD,TEM,BET和UV-vis对催化剂 Ag-TiO2@MnO2进行表征。采用可见光(λ≥420 nm)催化降解 RhB及2,4-DCP为探针反应,对掺 Ag光催化剂 Ag-TiO2@MnO2可见光催化活性进行研究,通过跟踪 UV-vis、FTIR和TOC,评价掺 Ag光催化剂 Ag-TiO2@MnO2对有机物的氧化降解及深度矿化能力。结果表明:Ag-TiO2@MnO2由锐钛矿型 TiO2和四方相α-MnO2组成,同时表明中性介质(pH=7.00)中Ag的掺杂改性使 Ag-TiO2@MnO2具有较高光催化活性,同时对2,4-DCP也具有良好的光催化降解效果。采用POD分光光度法和苯甲酸荧光分析法跟踪分析测定 RhB降解过程中H2O2和·OH的变化,表明有机污染物的降解过程涉及·OH历程。