WO3/钛酸盐复合催化剂制备及可见光催化活性研究

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造纸、塑料、纺织品、食品和化妆品等行业排放出的有机废水对环境能造成很大的危害。这些有机污染物结构稳定,不易被降解。因此,从废水中去除这些有机染料,是一个紧迫而重要的任务。近几十年来,光催化氧化技术应用于治理水污染控制引起人们的广泛关注。三氧化钨和钛酸盐半导体已被应用于光催化领域。然而它们电子(e-)和空穴(h+)很容易复合,且对太阳光的利用率比较低。因此,为了克服这个难点,本文将三氧化钨和钛酸盐复合,以WO3/钛酸盐为光催化剂在可见光照射下降解水中有机污染物。本研究采用微波水热法制备WO3/Ba Ti O3、WO3/Sr Ti O3和WO3/Ba0.5Sr0.5Ti O3三种复合催化剂,应用于可见光催化降解水中有机污染物,并对三种催化剂的催化活性进行了比较。通过X射线衍射光谱(XRD)、电子扫描电镜光谱(SEM)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)和光致发光(PL)进行表征;考察了微波合成时间、微波合成压力、前驱体p H、催化剂煅烧温度,WO3和钛酸盐的摩尔比、可见光照射时间、催化剂使用次数等因素对有机污染物降解效率的影响;比较了罗丹明B(Rh B)、直接艳黄-4R(DY-4R)、甲基对硫磷(MP)、亚甲基蓝(MB)溶液的降解动力学。结果表明,在WO3/钛酸盐/可见光体系中,有机污染物可以被有效地降解。三种催化剂的可见光催化活性由大到小顺序为:WO3/Ba0.5Sr0.5Ti O3>WO3/Sr Ti O3>WO3/Ba Ti O3。它们的粒径从大到小顺序为:WO3/Ba Ti O3>WO3/Sr Ti O3>WO3/Ba0.5Sr0.5Ti O3。当微波水热压力为1.5 MPa,微波水热时间为30 min,前躯体p H值为1.0,煅烧温度为700℃时,得到的WO3催化剂的活性最高。当WO3和钛酸盐的摩尔比为2:1,催化剂投加量为2.4 g/L,光照功率为315 W时,10.0 mg/L Rh B溶液降解8 h时降解率为100%;另外,8.0 mg/L DY-4R溶液降解12 h时,可以被完全去除。此外,Rh B、DY-4R、MP、MB在WO3/钛酸盐/可见光体系中的降解速率常数(k)分别为0.63,0.40,0.20和0.14 h-1。它们的降解速度从快到慢的顺序为:Rh B>DY-4R>MP>MB。当WO3/钛酸盐重复使用三次时,仍具有一定的降解效果。因此,WO3/钛酸盐可见光催化降解技术在有机废水处理中具有很好的应用前景。
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