论文部分内容阅读
纳米TiO2是一种典型的半导体光催化剂,碳酸钙是重要的工业矿物原料,将碳酸钙颗粒作为载体负载纳米TiO2制备复合光催化剂,可通过降低TiO2粒径和提高颗粒分散性而提升功能作用,并实现纳米TiO2应用回收和循环利用,同时提高碳酸钙的利用价值。本研究分别采用碳酸钙-纳米TiO2干法研磨和湿法研磨的方法制备了碳酸钙表面负载纳米TiO2复合光催化剂,对复合光催化剂结构、光催化性能、碳酸钙协同作用和碳酸钙与TiO2间的作用机理进行研究。（1）采用碳酸钙和纳米TiO2干法研磨方式制备了碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂。得到的优化条件为:碳酸钙为800目、复合比40%、研磨10min。优化条件下制备的碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂经紫外光照20min和40min,对甲基橙降解率达90%和100%,降解效果与纯TiO2相当。（2）采用碳酸钙和纳米TiO2湿法研磨方法制备了碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂,研究了反应过程中各因素的影响,得到的优化条件为:复合比20%、浆料固含量30%、介质无料比3、研磨60min、转速1000r/min。优化条件下制备的碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂具有优异的光催化降解甲基橙性能紫外光照50min,降解率达100%,与纯TiO2相当。（3）分别对干法研磨和湿法研磨制备的碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂降解不同浓度甲基橙溶液及其循环利用和可回收性能进行了研究。碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂对浓度10-80ppm甲基橙溶液具有良好降解作用,尤其适宜对低浓度甲基橙的降解。碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂具有良好的循环使用性能,其中干法研磨产物循环5次、湿法研磨产物在循环4次后,紫外光照20min,甲基橙降解率在90%以上。与纯TiO2相比,碳酸钙-纳米TiO2复合光催化剂悬浮液离心沉降速度快,具有很好的回收性。（4）对碳酸钙-TiO2复合光催化剂的结构与机理进行了研究。复合光催化剂以纳米TiO2在碳酸钙表面均匀、完整负载为特征形成,且TiO2颗粒的分散性比负载前显著增强。TiO2在碳酸钙在彼此颗粒界面处形成了具有化学性质的牢固结合。TiO2颗粒分散性提高及TiO2与碳酸钙界面化学键形成的电子传输通道作用成为导致纳米TiO2的光催化效能提升和在碳酸钙-TiO2中减量的重要机制。