目前，环境污染问题成为一个直接威胁人类生存而亟待解决的焦点问题，其中染料废水处理又是环境污染治理中的一个难点。光催化氧化用于染料废水的处理是近年来兴起的一种新方法，它可以将染料废水中的有机污染物分解为CO₂，H₂O，N₂，Cl^-，PO₄^3-等无机物小分子，且氧化效率高，无二次污染，具有较好的应用前景。本课题对活性艳红X-3B的光催化降解过程进行了考察，并研制出镶嵌CdS的纳米管钛酸，它能够有效利用太阳光中的可见光部分，反应活性高且化学性质稳定，是直接利用太阳光进行染料废水处理的应用基础研究。 染料分子的结构通常较为复杂，光催化降解的过程中会有大量的中间产物生成，因此光催化氧化用于染料废水处理时能否达到彻底的矿化，就成为这项技术用于工业实际的首要问题。本文以纳米TiO₂为光催化剂，对活性艳红X-3B水溶液的光催化脱色和矿化过程进行了研究。利用UV-Vis吸收光谱、高效液相色谱、质谱等方法对光催化反应过程中溶液组成的变化进行了检测，并利用重铬酸盐法测定了溶液的COD值；利用FT-IR吸收光谱对光催化反应过程中催化剂上的吸附物进行了检测。UV-Vis吸收光谱和COD测定结果表明，活性艳红X-3B水溶液的光催化脱色和矿化过程是同时进行的，反应过程中有难以降解的中间产物生成，使活性艳红X-3B水溶液的彻底矿化难以在有限的反应时间内完成；高效液相色谱和质谱的测试结果显示，反应过程中生成的难以降解的产物很可能是磺酸基萘及其取代物。关于这些难降解中间产物的确认有待于我们进一步的研究。 TiO₂半导体廉价易得、无毒、化学性质稳定，是常用的光催化剂，但其禁带宽度（E_g）较宽（3.1 eV，400 nm），只能对紫外光有响应，并且其量子效率较低，使其直接利用太阳光进行液相污染物的消除受到了一定程度的限制。本文采用浸渍法在纳米TiO₂表面担载窄带半导体CdS，制备成CdS／TiO₂复合半导体，籍此来提高基础催化剂TiO₂的光催化活性和拓宽对光谱的响应范围。使用UV-Vis分河南大学无机化学专业二零零一级硕士学位论文:摘要 光光度计、X射线光电子能谱仪等对样品的结构进行了表征。结果表明，本实验 条件下制备的CdS/Tio:复合半导体中硫的主要存在形式是CdS，但在制备过程中 由于微量氧的存在，使其最外层氧化为CdSO4;由于在TIO:表面修饰了CdS，使 样品的吸收带边由400nm（3 .1 eV）红移至53onm（2 .3 ev）。以活性艳红X一3B水 溶液的光催化脱色为指标反应，对复合半导体CdS/TIO:的活性进行了评价，结果 表明，在TIOZ表面修饰窄禁带半导体CdS后，催化剂的活性有所增加，且Cds的 最佳担载范围为0，16%一0.4%。采用粉末电导装置对CdS/TIOZ薄膜的表面态能级 进行了测试。与单一Ti氏相比，CdS/TiO:的表面态更靠近TIO:的导带，有利于电 子在表面的捕获，从而提高了样品中自由电子的浓度，加速了X一3B的光催化脱色 反应。 为了抑制窄禁带半导体CdS在光催化反应过程中出现的光腐蚀现象，我们考虑将CdS镶嵌入钦酸纳米管中，希望能够在提高光催化活性和拓宽光谱响应范围的同时，有效抑制CdS的光腐蚀现象。在制备过程中，首先将纳米管钦酸进行深度干燥，其次利用负压将CdCI:溶液吸入纳米管中，然后通入HZS气体进行反应制得镶嵌CdS的钦酸纳米管。采用电子显微镜、X一射线衍射仪和紫外一可见扩散反射谱仪对样品进行了表征，结果表明，在钦酸纳米管中镶嵌有CdS，它使纳米管钦酸的吸收带边由400lun红移至SO0nm。以活性艳红X一3B水溶液的光催化脱色为指标反应，对镶嵌Cds的钦酸纳米管的活性进行了评价，得到以下三点结论:一，对于单一的纳米管钦酸和镶嵌CdS的纳米管钦酸，随着热处理温度的提高，其光催化活性增加;二，镶嵌CdS的钦酸纳米管与单一的纳米管钦酸对比，活性有显著的增加，且反应过程中活性非常稳定;三，经过600℃处理的镶嵌CdS的钦酸纳米管的活性明显高于基础催化剂Tio:的，其活性与DegussaP一25 Tio:的接近。本实验研制的镶嵌CdS的纳米管钦酸能够有效利用太阳光中的可见光部分，反应活性高且化学性质稳定，对光催化技术在染料废水处理方面的工业应用起到一定的推动作用。