化学工业的日益壮大,为人民生活水平的提高提供了物质保障,但是在日益壮大的过程中,也给环境造成了很大的污染,因此,如何减少化学工业生产污染、设计绿色工艺生产路线已成为一个急需解决的问题。以TiO₂为催化剂的光催化法不但已经应用于环境污染处理领域,而且也开始在化学合成领域逐渐显示潜力,这无疑会给化学工业带来新的憧憬,因为光催化合成通常在常温常压进行,易操作,一般不会产生二次污染。TiO₂的光催化特性已经被许多研究所证实,但光的利用率和催化效率低,主要是因为TiO₂的光响应范围窄,光生电子和空穴容易复合,量子效率低。另外一个原因是粉体催化剂难于回收,易团聚,易于失活。通过表面修饰改性可以提高光生载流子的分离,提高量子效率,扩大光响应范围,通过固化可以解决易团聚等问题。 本文采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂颗粒和膜催化剂以及掺Fe³⁺离子的纳米TiO₂颗粒催化剂,并对它们进行了XRD和TEM分析;以环己烯为对象,进行了各种类型的催化剂在低压汞灯下光催化氧化反应的研究,并与非光照下的氧化反应、有光照但无催化剂的氧化反应进行对比,结果表明,非光照下得不到产物环氧环己烷,光照下无催化剂和金红石TiO₂为催化剂的氧化反应也得不到产物环氧环己烷;掺杂后的催化剂活性有了一定的提高,其掺杂量有一个最佳的值。掺杂后,在XRD中未发现有新的相生成,造成掺杂后活性提高主要是由于掺入的Fe³⁺离子,成为电子陷阱,减少了电子和空穴的复合,提高了光催化效率。实验还采用了纳米氧化锌做类似的光催化反应,效果不如二氧化钛系列催化剂,原因可能是氧化锌容易发生光腐蚀。另外,本文还研究了各种类型的催化剂在中压汞灯下光催化环己烯的氧化反应,结果表明,无论上述的哪种催化剂,在中压汞灯下光催化环己烯氧化反应,都得不到环氧环己烷,生成的产物主要为水和二氧化碳。 本文还研究了温度、空气流速和反应时间对环己烯氧化反应的影响。在固定空气流速的条件下,以不同的温度加热环己烯进行光催化环氧化反应,发现温度对环氧化反应影响很大;低于40℃时,基本上不发生环氧化反应,大于40℃时,环氧环己烷的收率随着温度的升高而略有增大,但加热温度不宜太高,否则原料