氧化錳對系列TiO2基光催化劑性質(zhì)的影響.pdf

1、光催化技術(shù)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的污水處理方法，成為近幾年的研究熱點(diǎn)。而催化劑失活是在實(shí)際應(yīng)用過程中普遍存在的現(xiàn)象，并且是迫切需要解決的重要問題。因此，研究具有優(yōu)良活性和穩(wěn)定性的光催化材料是很有必要的。TiO2是目前研究和應(yīng)用較多的光催化劑，對TiO2進(jìn)行修飾改性以提高它們的光催化活性得到了科學(xué)家的廣泛重視，而水體顆粒物對修飾改性的TiO2光催化活性的影響作用卻研究很少。所以，研究氧化錳對修飾改性的TiO2基光催化劑的影響作用，并試圖發(fā)

2、現(xiàn)具有抗中毒性能的TiO2基光催化劑具有重要的研究價(jià)值。本論文主要工作及結(jié)果如下:
　　 (1)以萘酚藍(lán)黑為模擬污染物，采用動力學(xué)方法考察了三種氧化錳雜質(zhì)顆粒物對不同TiO2和ZnO光催化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化錳雜質(zhì)顆粒物使亞微米級的銳鈦礦型商品TiO2和納米級的混晶TiO2嚴(yán)重失活，但是對亞微米級纖鋅礦相商品ZnO和納米級ZnO光催化活性的影響很小。用UV-VisDRS和PL光譜作表征證明，氧化錳使TiO2的禁帶寬度顯著增大

3、，并且作為深能級雜質(zhì)促進(jìn)了光生電子與空穴的復(fù)合，是最終導(dǎo)致TiO2光催化劑失活的重要機(jī)制。
　　 (2)采用溶膠凝膠法制備了系列金屬摻雜的TiO2基光催化材料，利用動力學(xué)方法以萘酚藍(lán)黑為模擬污染物，考察了這些材料的光催化活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻Cd-TiO2、摻Bi-TiO2、摻Fe-TiO2和摻Zn-TiO2的熱穩(wěn)定好且光催化活性隨溫度的升高而增大，摻Co-TiO2、摻Ni-TiO2和摻Sn-TiO2熱穩(wěn)定性差且低溫下光催化活性較高

4、，摻Ce-TiO2的熱穩(wěn)定性最好且高溫處理活性高、低溫?zé)o活性。金屬摻雜的TiO2基光催化劑的熱穩(wěn)定性及在不同溫度燒結(jié)后的光催化活性與金屬離子的種類有密切的關(guān)系。
　　 (3)采用動力學(xué)方法考察了不同晶型氧化錳對金屬摻雜TiO2基光催化劑活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種氧化錳對摻Cd-TiO2、摻Bi-TiO2、摻Fe-TiO2和摻Ni-TiO2都有嚴(yán)重的抑制作用，且影響程度大小順序是δ-MnO2＞α-MnO2＞γ-MnOOH。在摻Co-

5、TiO2、摻Zn-TiO2和摻Ce-TiO2體系中，δ-MnO2和γ-MnOOH對光催化活性有較明顯的抑制作用，而α-MnO2的影響很小。α-MnO2、δ-MnO2和γ-MnOOH對摻Sn-TiO2光催化反應(yīng)前期表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用，后期有輕微的減弱作用。金屬摻雜TiO2基光催化劑活性變化與PL譜峰的強(qiáng)度變化基本呈正相關(guān)性。
　　 (4)采用溶膠凝膠法制備了系列非金屬摻雜TiO2基光催化材料，利用動力學(xué)方法研究了不同處理溫度的光

6、催化活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在400℃至600℃范圍內(nèi)，摻Cl-TiO2、摻F-TiO2和摻B-TiO2的光催化活性在500℃熱處理最優(yōu)，摻S-TiO2的光催化活性基本上不受溫度的影響。
　　 (5)采用動力學(xué)方法研究了三種不同晶型氧化錳對系列非金屬摻雜TiO2的光催化活性的影響，結(jié)果表明，三種氧化錳對摻Cl-TiO2、摻F-TiO2和摻B-TiO2均有較強(qiáng)的抑制作用，而且影響程度大小順序?yàn)棣?MnO2＞α-MnO2＞γ-MnOOH