论文部分内容阅读
光催化技术是近年发展起来的新兴环保技术,它是利用半导体氧化物在光照下表面能受激活化的特性,达到氧化分解有机物、还原重金属离子、杀灭细菌和消除异味的效果。Ti02光催化材料,具有活性高、选择性好、光催化反应条件温和、降解彻底的优点,但在实际的废水处理过程中,纳米Ti02易团聚,分离、回收困难。将其负载在载体上,不仅能解决上述问题,还有望提高Ti02的光催化效率,所用载体有金属、玻璃、分子筛、天然矿物等,其中,黏土矿物以其独特的层状结构、离子交换性能和低廉的成本,引起了人们的广泛关注。本文以天然高岭土为载体原料、钛酸四丁酯为Ti02前驱体,在对高岭土进行酸洗、插层、剥片等预处理后,控制煅烧制度使TiO2呈锐钛矿相纳米颗粒,采用溶胶-凝胶法制备高岭土/纳米TiO2复合粉体,并以亚甲基蓝(MB)溶液为目标降解物对其光催化性能进行了研究。研究发现,以天然高岭土为载体制备的高岭土/纳米TiO2复合粉体中,TiO2的分布不均匀,且多负载于高岭石晶片边缘处。当复合粉体中TiO2(Ti)与高岭土(K)的比例(Ti/K)为5mmol/g时,复合粉体的光催化性能最佳。对高岭土进行酸洗处理改善了高岭石晶片的表面活性,提高了TiO2的负载量及分布的均匀性,进而显著提高了复合粉体的光催化性能。当高岭土/纳米TiO2复合粉体的投入量为2g/L、光催化(紫外光照射)时间为60min时,对10mg/L的MB溶液的降解率就高达93.95%,即使MB溶液的浓度提高至15mg/L,延长光催化时间,也能达到94.06%。随Ti/K比的增加,复合粉体对MB溶液的降解率也逐渐增大,但Ti02有一个最佳的负载量。随着催化剂投入量的增加,对MB溶液的吸附和降解能力逐渐增强,但光催化材料有一个最佳的投入量。随着MB溶液浓度的提高,呈现出催化剂对MB的吸附率和降解率均有所下降,但对一定投入量也对应着一个最佳的MB溶液降解浓度。对醋酸钾(KAc)插层、剥片法制备纳米高岭土进行了研究,成功地制备出片状晶体含量高、片径0.1～1μm、厚度30～100nm的纳米高岭土,其中也有少量管状高岭石晶体出现。以纳米片状高岭土为载体制备出高岭土/纳米TiO2复合粉体,该材料具有很强的吸附、催化性能,当投入量为2g/L时,对10mg/L的MB溶液的吸附率高达72.93%,光催化80min可使MB的降解率达到95.44%。对以高岭石/醋酸钾插层复合粉体为原料制备的高岭土/纳米TiO2复合粉体进行了研究。发现TiO2的前驱体进入了高岭石层间域,煅烧处理后实现了高岭土的剥片、锐钛矿型纳米Ti02的生成及其在高岭石晶片表面的均匀负载。采用该法所制备的复合粉体,Ti/K为2.5mmol/g的光催化性能最佳；当投入量2g/L时,光催化50min,MB的降解率达到97.06%。