论文部分内容阅读
近年来,纳米TiO2因具有高的光催化活性、良好的化学稳定性、并且廉价无毒等诸多优异性能,被广泛应用于有机污染物降解、污水处理、空气净化等领域,成为材料科学中的研究热点之一。而如何更有效地发挥其功能是保证光催化反应顺利进行乃至工业推广的关键环节。目前,这一面工作已取得了一定的进展,这是由于光催化剂几乎能够使所有液相和气相中的有机污染物发生氧化还原反应而转变为无害物,无二次污染,因此光催化技术已成为一种很有前景的绿色环境净化技术。目前对TiO2作光催化剂的研究较多,而本文结合现有的TiO2光催化剂制备及改性技术,将共沉淀法和溶胶凝胶法相结合,经高温煅烧处理,制备出了负载型纳米复合光催化剂Fe2O3-TiO2/AC,并成功优化了其制备工艺与使用工艺。以30000ppm的高浓度丙烯酸废水为目标降解物,考察了催化剂的光催化活性,结果表明：活性炭为载体,铁的掺杂量0.05～0.1%、TiO2负载量25%、煅烧温度500～600℃、溶液pH值1-2时,催化剂光催化性能最好。在紫外光照射条件下,催化降解率可达94.5%。利用XRD、 UV-VIS等手段表征催化剂结构,测试结果指出：催化剂中TiO2是以锐钛矿型存在,Fe2O3以非晶态形式高度分散在二氧化钛的体相内,且Fe2O3的掺杂使TiO2对光的吸收移动到可见光区,增大了光催化效率。利用SO42-对Fe2O3-TiO2/AC进行表面修饰,制成固体超强酸型光催化剂SO42-Fe2O3-TiO2/AC,并考察了催化剂的光催化活性。实验结果表明：硫酸浸渍浓度、催化剂用量、溶液的pH值均对光催化效果有影响。在最佳优化条件下,固体酸型催化剂对高浓度丙烯酸工业废水中有机物降解率可高达99.7%,溶液COD值由30000ppm下降到90ppm,达到国家工业废水排放标准。采用XRD、FT-IR手段表征了固体酸型催化剂的结构与酸性,结果表明：SO42-修饰有利于锐钛矿相结晶度的提高,且SO42-在TiO2表面配位吸附,使催化剂同时具有B酸和L酸中心,抑制了电子-空穴的复合。证明了负载型纳米复合光催化剂的光催化氧化法是丙烯酸工业废水处理的有效途径。