论文部分内容阅读
环境中高毒性低浓度的环境内分泌干扰物(EDCs)对人类健康和生态环境带来极大危害,已成为环境治理的热点和难点。半导体二氧化钛材料因具有良好的化学稳定性、高光催化活性、毒性低、成本低等特点被广泛用来降解有机污染物,但它降解有机污染物时没有选择性,如何提高其选择性已成为人们的研究热点。本论文的研究工作主要包括两部分:一、溶胶-凝胶法合成介孔印迹Ti02分子印迹可以有效提高Ti02光催化剂的选择性。本文采用溶胶-凝胶法制备了介孔印迹Ti02,首次将介孔Ti02材料的高比表面积和分子印迹技术的选择性相结合,使所制备的材料具有高的光催化活性和优良的选择性能。对材料进行了小角XRD、TEM、BET等表征,证明材料中存在介孔结构。钛源比例,表面活性剂P123的量及陈化时间等因素对材料的比表面积均有影响,在最优的制备条件下,介孔Ti02的比表面积达148m2/g,是商业P25的3倍。材料的光催化活性受溶液的PH值及Ti02光催化剂初始浓度的影响。当pH值为9.5,Ti02催化剂初始浓度为0.2g/L时,介孔Ti02具有最优的光催化活性,以苯酚作为共存污染物,对制备的介孔印迹材料进行选择性降解BPA的性能测试,并与P25比较。结果表明,印迹Ti02材料的光催化活性和选择性更好。印迹Ti02降解BPA时,BPA在20min时已经完全降解,而P25降解BPA时,BPA在30min时才完全降解。在光照120min时P25对苯酚的降解率达到90.2%,而印迹Ti02对苯酚的降解率仅为56.5%。相对于P25,介孔印迹Ti02对BPA的降解速率提高,而对苯酚的降解速率则明显降低,从而实现了对BPA的选择性降解。所制备的介孔印迹Ti02实现了选择性降解目标污染物的目标。二、水热法合成介孔印迹/Zn掺杂Ti02为了提高Ti02光催化剂的光催化活性和选择性,本论文以十二胺为模板剂,采用水热法合成了纯Ti02、印迹TiO2、Zn掺杂Ti02、介孔印迹/Zn掺杂Ti02微球,创造性地将分子印迹和过渡金属离子掺杂相结合,使材料对目标污染物有特异选择性,同时拓展了材料的光响应范围,提高了材料的可见光利用率,光催化活性得到了提高。在材料的制备过程中,DDA的量、搅拌时间和反应温度等因素对TiO2颗粒的团聚程度有影响。当DDA/Ti(OBu)4的摩尔比为1:1,搅拌时间为3h,反应温度为120℃时,TiO2微球的分散性最好。增加Zn的掺杂量有利于提高材料的光催化活性,但当Zn/Ti(OBu)4的摩尔比达到1.5%以上时,BPA均在光照10min时降解完全,且材料的光催化效率不会随着掺杂量的进一步增加而提高。在苯酚共存下对四种材料选择性降解BPA的能力进行了研究,结果表明,介孔印迹/Zn掺杂TiO2材料光催化活性最高,对BPA的选择性降解效果最好,在光照10min时BPA的降解率即达到100%,而印迹TiO2和Zn掺杂TiO2均在光照15min时BPA降解完全,均优于纯TiO2(25min);相应的纯TiO2, BPA印迹TiO2, Zn掺杂TiO2,介孔印迹/Zn掺杂TiO2四种材料在光照2h时对苯酚的降解率依次为78.5%、79.5%、74.3%和71%。以上结果表明,印迹/Zn掺杂WiO2对BPA的光催化降解相比纯Ti02、印迹TiO2、Zn掺杂TiO2都具有更高的催化活性和选择性。