论文部分内容阅读
环境中有机污染物的治理是世界关注的一大难题。光催化技术的兴起为有机污染物的治理带来了新的途径，相关研究证明，几乎所有环境中的主要有机污染物都能够通过该方法得到不同程度的降解。本文采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛／蒙脱石（TiO2／Mmt）复合光催化材料，通过Fe（NO3）3-HNO3体系水解在该材料表面生长纳米FeOOH制备负载型FeOOH／TiO2／Mmt复合光催化材料。并用该材料进行处理偶氮染料甲基橙的对比研究，论文主要研究进展如下：1、溶胶-凝胶法制备TiO2／Mmt复合材料的最佳条件为：负载量15mmol／g，矿浆浓度3％，反应温度为25℃，400℃焙烧1h。在Fe（NO3）3-HNO3体系中，通过水解可以在负载型二氧化钛表面生长纳米FeOOH。本实验认为比较合适的反应条件为：65℃水浴加热，Fe（NO3）3浓度为2.0mM，pH=2.10。通过对样品的透射电镜分析表明，蒙脱石基负载型二氧化钛体系中，蒙脱石表面较为均匀的分布着5～10纳米范围的二氧化钛锐钛矿型。TiO2／Mmt体系上生长的晶体为针铁矿，其长度在5～25nm范围。2、在处理甲基橙溶液时，FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／UV体系和FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／Visible light体系在反应1h后分别使甲基橙溶液脱色94％和99％。3、通过对上述连个体系处理后的甲基橙溶液的相关红外光谱分析表明，反应后，1420cm-1处偶氮键吸收峰消失，1540、1450cm-1处苯环的吸收峰大幅降低，而1380cm-1处C-N键的吸收峰增强，说明甲基橙分子中的偶氮键打开，同时将大部分苯环开链成小分子有机物。对应于FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／UV体系的红外光谱图中峰强度的变化比FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／Visible light体系的要大，说明FeOOH／TiO2／Mmt体系在紫外光下比自然光下有更好的降解效果。4、在处理甲基橙溶液时，FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／Visible light体系比FeOOH／TiO2／Mmt／H2O2／UV体系脱色率高但是降解率却要低。说明对于偶氮染料的光催化降解研究，不能仅仅以脱色率来评价其降解矿化的程度。因为发色基团偶氮键较容易被氧化断开而脱色，脱色率相近并不意味着苯环的降解程度相当。我们采用定量KBr吸附一定体积的处理液，室温真空干燥样品这种红外光谱制样和分析方法，通过高灵敏度FTIR分析有机目标物分子结构的变化，能有效的表征界面反应过程中有机目标物分子结构的变化，一定程度上揭示微量有机物的固／液界面氧化降解过程。5、FeOOH／TiO2／Mmt体系中FeOOH的加入是TiO2／Mmt的光响应波长范围拓宽，使体系在自然光下的双氧水体系中就能将甲基橙进行高效的脱色和光催化降解。