TiO2基纳米材料的制备、表征及其光催化性能研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:happytime3
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目前化学法中具有更好降解效果的高级氧化技术(AOPs)在工业废水处理方面得到了广泛的应用,其中芬顿氧化技术和光催化氧化法因为能降解对大多数的有机物而得到了许多学者的关注。本文以共沉淀结合溶胶-凝胶法制备了以二氧化钛为基底,具有类芬顿性能的铁氧体(铁酸锰、铁酸铋)为掺杂物的光催化复合材料,并应通过降解染料来测定其光催化性能和光-芬顿性能。本实验以亚甲基蓝和甲基橙为目标污染物,以浓度的降解率为指标确定了催化性能的影响因素。并利用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)以及紫外-可见漫反射(UV-Vis)对制备的样品进行了分析表征。通过分析铁酸锰/二氧化钛(TMF)、铁酸铋/二氧化钛(TBF)对目标污染物的催化性能的影响因素,分别从催化剂的掺杂量、投放量,体系的p H值,光芬顿反应的过氧化氢浓度以及光源强度等方面对其进行分析,确定最佳条件,实验结果如下:(1)在TMF对亚甲基蓝的光芬顿实验中,通过对催化剂的掺杂量,投放量,体系p H值,过氧化氢浓度以及光源强度等条件对催化性能的影响进行研究后发现:TMF对MB染料的降解率在光源为300 W的碘钨灯,Mn Fe2O4对TiO2的掺杂量为2%,催化剂用量为0.6 g/L,p H值为11,过氧化氢浓度为8 mmol/L,反应180 min时,TMF对MB的降解率高达96.8%。(2)在最佳催化条件下,对某厂实际印染废水进行光Fenton降解,在其原COD值较低,传统方法难继续处理的情况下,对其COD去除率可以达到61.2%。(3)通过实验发现在外加磁场的作用下可以有效分离光催化剂,利于催化剂的回收利用,当对Mn Fe2O4/TiO2催化剂回收利用实验重复四次后,其对MB的降解能力仍然能达到90%以上。(4)在TBF对甲基橙的光芬顿实验中,通过对催化剂的掺杂量、投放量,体系p H值,过氧化氢浓度以及光源强度等条件对催化性能的影响进行研究后发现:当光源为300 W的碘钨灯,BiFeO3对TiO2的掺杂量为1%,催化剂用量为0.8 g/L,p H值为8,过氧化氢浓度为6 mmol/L,反应180 min时,TBF对MO的降解率高达90.02%。同时当光源为紫外光时,对染料同样有催化能力。(5)通过对TBF光芬顿降解MO体系进行自由基捕获实验,对光催化机理进行了分析,结果表明在本实验中对MO的降解起到主要作用的时羟自由基及超氧自由基,并根据此结果对机理过程进行合理预测。
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