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本文从研制和改进催化剂材料入手,制备新型负载型纳米TiO2催化剂,并在其结构表征和吸附性能考察的基础上,对对氯苯酚的降解开展了系统的研究。并通过对催化剂的改性来考察其对甲基橙染料废水降解效率的提高。 采用常压金属有机物化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)技术在活性炭表面沉积构成纳米TiO2催化剂。对该负载型纳米TiO2催化剂进行表征,XRD图谱表明煅烧温度为773K时负载的TiO2晶型结构为锐钛矿,873K时出现金红石相。TEM分析表明负载量为8%(wt)时负载的TiO2颗粒的粒径为10~20nm;载体负载前后BET面积改变仅为6%,表明负载TiO2后对活性炭结构影响不大。在光催化反应体系下,加入负载型TiO2后降解对氯苯酚(4-cp),实验结果表明负载型TiO2具有较高的光催化效率。 由于TiO2半导体的禁带宽度较大,且量子效率相对较低,对某些有机污染物(如甲基橙)光催化活性不明显。为改善负载型纳米TiO2催化剂的性能,对采用MOCVD技术制备出的TiO2/沸石催化剂,通过硝酸银溶液浸渍—紫外光照还原沉积的方法将银沉积在TiO2表面,获得载银的改性TiO2/沸石催化剂。通过对甲基橙光照降解的实验表明,光催化性能较改性前可提高1倍。最佳硝酸银浸渍液浓度为10-3M,此时该催化剂的光催化性能接近纳米TiO2粉末(Degussa P25),但进一步提高硝酸银浸渍液浓度,催化剂光催化性能又降低。实验通过XRD和TEM对载银TiO2/沸石催化剂的表征,进一步分析了其催化机理。 对该催化剂对对氯苯酚(4-cp)的吸附行为进行了分析,发现催化剂对4-cp的吸附较好的符合Langmuir吸附等温方程,4-cp在催化剂上以表面单分子形式吸附。在紫外光照情况下对4-cp进行催化降解实验,并利用Langmuir-Hinshelwood动力学模型探讨了TiO2/活性炭催化剂对4-cp的吸附行为和光催化降解之间的关系,求出4-cp降解反应速率常数Kr。实验结果显示暗吸附和光照吸附条件下的吸附常数Kb存在差异,发现在紫外光照条件下催化剂对4-cp的吸附明显增强,对4-cp的吸附不再完全是表面单分子吸附形式。