活性炭負(fù)載二氧化鈦光催化劑的制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、近年來，納米TiO2因具有高的光催化活性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、并且廉價(jià)無毒等諸多優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于有機(jī)污染物降解、污水處理、空氣凈化等領(lǐng)域，成為材料科學(xué)中的研究熱點(diǎn)之一。而如何更有效地發(fā)揮其功能是保證光催化反應(yīng)順利進(jìn)行乃至工業(yè)推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以污水處理為例，TiO2本身對(duì)有機(jī)物的吸附能力較弱，若采用吸附性載體負(fù)載TiO2則可顯著提高TiO2的光催化效率。吸附劑作為載體的最大優(yōu)勢是可以將有機(jī)物吸附到半導(dǎo)體粒子的周圍，增加局部濃度及避免中

2、間產(chǎn)物揮發(fā)或游離，加快反應(yīng)速度。目前，這方面工作已取得了一定的進(jìn)展。 本文即在這一課題背景下采用溶膠凝膠工藝，通過程序控溫進(jìn)行煅燒處理，制備出具有較高光催化活性的納米TiO2。其晶粒尺寸在20～40nm左右。并采用多次浸漬-干燥-煅燒操作將其負(fù)載在活性炭上，形成負(fù)載型光催化劑AC/TiO2。本文探討了溶膠凝膠參數(shù)、負(fù)載量、載體孔徑、稀土化合物摻雜等因素對(duì)光催化降解亞甲基藍(lán)溶液的影響。通過TG、BET、SEM、XRD等分析手段對(duì)負(fù)

3、載型催化劑的表面形貌、物化性能、晶態(tài)結(jié)構(gòu)和價(jià)態(tài)等進(jìn)行了表征。并實(shí)驗(yàn)完成了負(fù)載型催化劑用量、光強(qiáng)、亞甲基藍(lán)初始濃度、pH值、H2O2添加量對(duì)脫色率的條件優(yōu)化。 研究表明：在升溫至500℃后，可制備出具有較高活性的銳鈦型TiO2，其在活性炭上的最佳負(fù)載量為11.3％。鑭和鈰兩種離子均可以顯著細(xì)化TiO2的晶粒尺寸。但只有La可以提高AC/TiO2的催化活性，其具體的光催化機(jī)理也通過XRD分析、XPS分峰擬合給出了合理的解釋。