納米TiO-,2-的改性及光催化降解造紙廢水的研究.pdf

1、非均相半導(dǎo)體光催化技術(shù)在水污染控制，尤其在處理廢水中難降解有機(jī)污染物方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性。納米 TiO<,2>作為一種性能優(yōu)良的光催化劑已成為治理環(huán)境污染的研究熱點(diǎn)。采用納米 TiO<,2>摻雜過渡金屬離子和固定化技術(shù)，能有效提高其光催化活性和反應(yīng)效率，在處理廢水有機(jī)污染物等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)研究用溶膠一凝膠法制備摻雜Co<'2+>、Ni<'2+>和Ni<'2+>-Co<'2+> 共摻雜的納米TiO<,2>，利用X

2、-射線衍射(XR-D)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外-可見光譜(UV-Vis)、掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面積儀(BET)、傅里葉變換紅外光譜分析(FT-IR)和X射線光電子能譜(XPS)等對(duì)樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明：焙燒溫度對(duì)改性納米二氧化鈦的晶型和平均粒徑有很大的影響；Ni<'2+>、Co<'2+>離子起到了光生電子捕獲劑的作用，減少了光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合幾率；適量Co<'2+>摻雜和Ni<'2+>、Co<'2+>離子共摻雜能

3、有效抑制納米 TiO<,2>晶粒的成長，使晶體發(fā)育良好，粒度分度均勻，產(chǎn)物分散性較好；摻雜使 TiO<,2>的光譜響應(yīng)范圍向可見光拓展，比表面積隨著焙燒處理的溫度升高而減少，摻雜改性后的 TiO<,2>的比表面積較純 TiO<,2>明顯偏大；Ni<'2+>、Co<'2>均勻分散在TiO<,2>中；不同金屬離子摻雜使 TiO<,2>粒子表面含有大量羥基，有利于提高 TiO<,2>的光催化活性，提高 TiO<,2>對(duì)太陽光的利用率。

4、 以制漿蒸煮黑液和對(duì)一硝基苯酚為目標(biāo)降解物，考察了不同金屬離子摻雜對(duì)納米 TiO<,2>光催化活性的影響。發(fā)現(xiàn)了摻雜Co<'2+>和Ni<'2+>-Co<'2+>共摻雜的納米TiO<,2>光催化劑比純 TiO<,2>有更好的光催化性能，能有效提高對(duì)蒸煮黑液和對(duì)-硝基苯酚光催化降解；考察了光催化體系中光照時(shí)間、催化劑的用量、初始pH值、通氧方式等對(duì)降解制漿黑液的影響因素，探明了在反應(yīng)條件為：催化劑用量為1.5g/L、初始pH=12、連續(xù)

5、通氧條件下降解效果最佳，在紫外光照射下，反應(yīng)8 h后，Co<'2+>離子摻雜和Ni<'2+>、Co<'2+>離子共摻雜的 TiO<,2>能有效的促進(jìn)對(duì)蒸煮黑液的光催化降解，提高蒸煮黑液的COD<,Cr>和色度的去除效果。以Co<'2+>離子摻雜和Ni<'2+>、Co<'2+>離子共摻雜的納米 TiO<,2>為催化劑，反應(yīng)體系中COD<,Cr>去除率分別達(dá)到70﹪和60﹪，較純 TiO<,2>分別提高了23.3﹪和13.3﹪，色度去除率為

6、86.9﹪和88.7﹪，較純 TiO<,2>分別提高了 6﹪和7.8﹪。 利用溶膠-凝膠法和旋轉(zhuǎn)涂膜技術(shù)在普通鈉鈣硅玻璃片上制備改性 TiO<,2>薄膜，解決了TiO<,2>光催化劑的固定化問題。分析了Co<'2+>摻雜濃度、薄膜厚度及焙燒處理溫度對(duì)催化劑活性和催化效率的影響。實(shí)驗(yàn)證明：以10﹪ Co<'2+>-TiO<,2>為催化劑，涂敷薄膜的層數(shù)為三層，在500℃焙燒6h后，其光催化活性最高，光催化降解對(duì)-硝基苯