负载型TiO2可见光催化降解染料污染物的研究

作     者：柯强 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何云峰;陈英旭

授予年度：2003年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：负载型 二氧化钛 可见光 光降解 偶氮染料 酸性橙Ⅱ 

摘      要：光催化氧化技术是近年来发展起来的一种新型水处理技术，它因高效、无二次污染，且具有可直接利用太阳能的潜力，而受到各国学者的关注。制备负载型光催化剂以解决催化剂的分离效果及拓宽光谱响应范围以增加太阳能利用率已成为光催化领域需迫切解决的两大问题。 本论文利用溶胶-凝胶法制备负载型的光催化剂，选择具有代表性的酸性橙Ⅱ(AO7)偶氮染料作为目标污染物，主要在可见光催化反应器中进行了光催化氧化AO7的实验研究。 实验成功制备了TiO／SiO比为1：2的负载型催化剂TiO／SiO。XRD的结果显示所制备的催化剂中晶体以锐态矿相TiO的形式存在，晶粒在5.3nm左右。对催化剂的TiO含量测定，结果表明该制备方法Ti流失率只有6％左右。 实验详细考察了AO7初始浓度、溶液pH值、催化剂投加量、反应时间和不同光源这五个因素对TiO／SiO光催化降解AO7活性的影响，得出以下主要结论：(1)随着溶液初始浓度的增加，光催化速率常数降低，这可能与AO7在催化剂上的相对吸附率有关，而初始反应速率却随着溶液初始浓度的增加而增加，这可能与AO7在催化剂上绝对吸附量有关。(2)pH值对光催化的影响是比较明显的，实验结果显示，酸性条件有利于光催化进行，而碱性条件对光催化有抑制作用，光催化效果随pH的变化和pH对催化剂吸附性能的影响表现出良好的一致性，由此推测，AO7在催化剂表面的吸附是影响反应效果的重要步骤。(3)催化剂投加量的增加，可以在系统中引入光催化活性因子，促进光催化反应。(4)随着反应时间的延长，光催化反应可以使染料完全退色，但是染料的降解过程不是彻底矿化的过程，光催化过程中有中间产物的存在。(5)采用可见光源的效果优于紫外光，这说明，可见光催化效果可能更多依赖于催化剂的吸附效率，而紫外光催化效果可能更多依赖于催化剂的晶型结构。动力学研究表明，可见光催化氧化过程服从L-H模型的拟一级反应动力学方程。 在一定的实验条件下，自制的催化剂可见光催化活性优于标准试剂P25，AO7降解速率常数是P25的1.99倍。催化剂等电点电位pH=2.66，小于P25的pH=4.7，这可能是影响光催化性能的重要原因。