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光催化氧化已被证明是净化水和空气中有机污染物的很好方法。光照射在半导体材料上会在其表面产生光生电子-空穴对,价带空穴是很强的氧化剂,可以将有机物氧化,同时电子与氧气结合生成氧负离子,又可以更进一步氧化有机污染物。TiO2和金属负载的TiO2已被证明是活性很高的光催化剂。因为光催化剂的活性受到许多因素的制约,如:催化剂的组成,杂原子的负载量,催化剂的制备过程等都会影响到催化剂的性能,所以寻找性能良好的催化剂是一个复杂的过程。在光催化领域,Maier等人研制出了一种基于HPLC技术的高通量光催化降解有机物的反应装置。然而,他们的检测速度很难达到反应的速度。本文设计建立了一套组合化学反应装置和一套荧光分析装置,利用被降解物质己二胺与荧光剂反应生成荧光的特性分析己二胺的降解程度。这种反应检测技术被实验证明是精确可靠的。
本文制备扫描了大量的光催化剂并筛选出了具有优良催化性能的催化剂。所研究的催化剂由比表面积为1.730 ㎡/g的SiO 2基质材料和包裹于其外部的化合物(但组分或多元组分)层所组成,之所以选择SiO 2为基质材料,是由于其机械强度高,且易于操作。对于光催化氧化降解己二胺的反应而言,发现纯态的TiO2、ZrO2、Nb2O5、MoO3和WO3 并没有表现出很高的光催化活性。而Ta2O5、Nb2O5、V2O5、MoO3和WO3的掺杂可以改善TiO2的光催化活性。Nb2O5 或WO3修饰的TiO2的光催化活性有较为明显的提高,同时Nb2O5 和WO3对于改善TiO2的性能有协同效应。此外,还发现了文献报道中从未提到的不含Ti并具有比TiO2活性高很多的NbWZrO催化剂,而这一组催化剂是具有特定配比含量的,它们对于降解其它有机物的作用尚未验证。
本研究还制备了一些大比表面积的多孔材料。在制备过程中利用加入了模板剂P1 的方法制备出具有较大比表面积的催化剂,并与没有加入P1 制备出的催化剂进行对比验证,实验结果表明,对于降解己二胺的反应,加入模板剂制备出的催化剂比通常情况下制备出的催化剂活性高很多。