TiO2基复合光催化剂的制备及性能研究
光催化技术因成本低廉、反应条件相对温和、催化降解污染物效率高等特点，成为了环境污染治理领域的颇受关注的新技术，其所使用的半导体光催化剂也日益受到研究者的重视。但是大部分半导体只能吸收波长为400nm以下的紫外光，并且所产生的电子和空穴容易复合，导致光催化活性较低。人们通过掺杂、表面敏化、复合等技术对半导体进行改性研究，制备出多种新型光催化剂。 本文通过半导体复合制备出TiO2/ZnO复合微球；以硫酸钙晶须作为载体，制备了TiO2/硫酸钙晶须复合物。探究两种复合催化剂在不同光源下的光催化性能。同时使用叶绿素铜钠作为敏化剂，对两种催化剂进行表面敏化，在不同光源下研究光催化剂对亚甲基蓝溶液、Cr6+溶液以及湖水的催化效果。 1）采用溶胶-凝胶法和水热合成法制备了TiO2/ZnO微球、TiO2微球和ZnO微球，通过SEM电子显微镜、X-射线衍射等方法对样品进行表征。研究了不同TiO2负载量对TiO2/ZnO微球光催化性能的影响，结果表明当负载的TiO2与ZnO质量比为1∶1时，TiO2/ZnO微球的光催化性能更好。考察了反应pH对于TiO2/ZnO微球光催化性能的影响，结果表明当降解亚甲基蓝溶液时，反应pH为8时，TiO2/ZnO微球光催化活性更高，亚甲基蓝溶液180分钟最大脱色率为85%；当光催化还原Cr6+溶液时，反应pH为2时，TiO2/ZnO微球对Cr6+的还原效果更好，Cr6+溶液120分钟最大脱除率为72%。在不同光源下考察了TiO2/ZnO微球、TiO2微球和ZnO微球的光催化性能，结果表明TiO2/ZnO微球对目标污染物的光催化效果均优于TiO2微球和ZnO微球。 2）采用溶胶-凝胶法和水热法合成了TiO2/硫酸钙晶须复合物，通过SEM扫描电镜、X射线衍射等方法对样品进行表征。通过光催化实验结果发现，当负载的TiO2与硫酸钙晶须质量比为1∶1时，TiO2/硫酸钙晶须复合物的光催化性能更好，并且催化效果要优于单纯的TiO2粉末催化剂。在TiO2/硫酸钙晶须复合物光催化实验中，当对亚甲基蓝溶液进行光催化时，反应pH为8，降解亚甲基蓝溶液效果更好，180分钟脱色率可达到77%；当催化Cr6+溶液时，反应pH为2，Cr6+的脱除率升高，120分钟脱除率可达到69%。与可见光下对亚甲基蓝溶液和Cr6+溶液光催化的效果相比，紫外光下TiO2/硫酸钙晶须复合物的光催化性能更好。 3）使用叶绿素铜钠对TiO2/ZnO微球和TiO2/硫酸钙晶须复合物进行光敏化，采用紫外-可见光漫反射对敏化后样品进行表征。光催化实验结果表明：经过敏化后的样品在紫外光或可见光下，光催化性能都得到了提升，并且在可见光下的催化活性要高于紫外光。将其应用于湖水的光催化实验中，结果表明：湖水中的氨氮和COD浓度均明显下降。原湖水氨氮和COD浓度分别为1.37mg/L和38mg/L，经敏化后TiO2/ZnO微球光催化后，氨氮和COD浓度可以降到0mg/L和12.92mg/L，氨氮浓度由Ⅳ类和Ⅴ类地表水标准变为Ⅰ类地表水水标准，COD浓度由Ⅴ类地表水标准变为Ⅰ类地表水水标准。与紫外光相比，敏化催化剂在可见光下可以更好的降解湖水中的氨氮和COD，具有一定的实用意义。
TiO2基复合光催化剂;湖水处理;光催化性能
安庆师范大学
硕士
环境化学
徐志兵
2019
中文
O643.36;X524
2019-11-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）