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采用溶胶—凝胶法制备了纳米二氧化钛粉体,并利用X射线衍射仪、热分析仪、扫描电子显微镜、高速自动比表面和孔隙度分析仪等手段进行了形貌和结构等表征。针对梯恩梯和奥克托今的纳米二氧化钛/紫外光催化降解体系,用分光光度法及傅立叶变换红外光谱法等测试手段研究了不同反应温度、紫外光照强度、样液初始浓度以及纳米二氧化钛的煅烧温度和用量对降解效果的影响,初步探讨了光催化降解机理,并用L—H模型拟合了光催化反应动力学方程。
研究结果表明,自制纳米二氧化钛是具有较高比表面积、纯度高、热稳定性好的锐钛矿型二氧化钛,其最大的比表面积为91.18 c㎡.g—l,最小孔径为5.66 nm,晶粒尺寸((101)晶面,θ=25.3°)为16.58 nm。梯恩梯和奥克托今的光催化降解研究表明,纳米二氧化钛/紫外光催化体系降解效果优于单纯紫外光作用,490℃热处理的锐钛矿型二氧化钛降解效果最好,24 h后降解率分别达到了93.46%和94.12%,CODcr的平均降解率分别到达78.83%和80.25%。升高反应温度或增强紫外光强度在一定范围内能提高降解效率。降解体系的动力学研究表明,梯恩梯和奥克托今的光催化降解过程符合L—H动力学模型,同等条件下,奥克托今降解速率较梯思梯更快。
光催化降解固态梯恩梯和奥克托今的红外光谱研究表明,经过12 h光催化降解后,梯恩梯和奥克托今的结构均已被破坏,梯恩梯中的苯环和甲基以及奥克托今中的杂环和亚甲基均被降解。随紫外光照强度增强和光催化剂的用量加大,各基团的吸收峰强度逐渐减弱甚至消失,降解效率逐渐提高。