近年来,光催化氧化技术在环境污染物降解方面的应用己成为当今各国环境保护领域研究热点之一。在众多半导体光催化剂中,纳米TiO₂因其具有稳定性好、价廉、催化效率高、应用范围广等突出优点而倍受关注。但是目前TiO₂光催化材料存在半导体的光响应范围小、粉末状的催化剂回收再利用困难等缺点。 本文采用醇盐水解法制备了掺杂不同金属离子的纳米TiO₂,以罗丹名6G为降解对象考察了催化剂的光催化活性。由TEM及XRD衍射结果可知,制得的TiO₂,晶型为锐钛矿型,粒径为17.40nm。光催化活性测试可知在TiO₂内掺入Ce³⁺、Sn⁴⁺、Ag⁺等金属离子,可使纳米TiO₂的光催化活性增强,与纯TiO₂相比,脱色率分别可提高15.82%、11.11%、4.43%。从掺杂样品的UV-Vis谱图可以看出金属离子的掺杂可以扩大纳米TiO₂的光响应范围,实验结果表明掺杂后的TiO₂在太阳光下具有比纯TiO₂更好的光催化活性。 本实验用溶胶-凝胶法制备了TiO₂/沸石负载型催化剂。扫描电镜和能谱分析证明TiO₂已成功负载在沸石上。XRD测试证明负载上的TiO₂已形成锐钛矿结构。沸石上负载的TiO₂的光催化活性高于相同量纯TiO₂。对TiO₂/沸石样品的紫外光下和太阳光下重复使用实验表明,本文制得的负载型TiO₂较易回收,重复使用性好,且在太阳光下具有较好的光催化活性。考察了活性黑光催化降解的动力学规律,结果表明,负载型光催化剂与纯TiO₂光催化剂具有相似的降解动力学曲线,均为一级反应。 最后研究了TiO₂光催化降解罗丹名6G的动力学行为,确定其为一级反应,指前因子为:k₀=3.994×10¹⁵min^-1,该反应的活化能为:E_α=97.04KJ·mol^-1。对不同降解时间的罗丹名6G进行红外和紫外-可见光谱分析,根据分析结果推测了罗丹名6G的降解机理:首先是共轭发色基团的破坏,并进而转化为N-乙基间羟基苯胺和邻苯二酸酐。其次是N-乙基间羟基苯胺和邻苯二酸酐两种芳环开环降解变成脂肪烃然后完全降解为H₂O、CO₂、NH₃等小分子。