TiO2微球與負載型TiO2-活性炭的制備、表征和光催化性能研究.pdf

1、ZiO2是一種良好的光催化劑，在水處理領域受到廣泛的關注。但是商品TiO2一般為粉體材料，在實際應用中存在難分離和回收、對低濃度有機廢水處理效果差等不足。針對以上問題，本文采用溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備了多孔的TiO2微球和水熱輔助水解沉淀法制備了負載型二氧化鈦/活性炭(TiO2/AC)光催化劑；為了進一步提高負載型TiO2光催化劑的活性，采用光催化還原法在TiO2/AC復合催化劑上沉積了貴金屬銀；以亞甲基藍(MB)和甲基橙(M

2、O)為目標污染物，研究了TiO2微球和TiO2/AC光催化性能，初步探討了TiO2/AC復合催化劑光催化氧化降解MO的機理。
　　 以鈦酸四丁酯為鈦源，采用溶膠-凝膠技術輔以異構十三醇系列非離子表面活性劑制備了多孔結構的TiO2納米晶粒微球。以降解亞甲基藍污染物為模型反應評價了其光催化性能，并與商品TiO2(Degussa P25)進行了比較。實驗結果表明，樣品在425℃焙燒后，形成具有孔狀結構的銳鈦礦型TiO2微球，粒徑為0.

3、7～1.0μm，比表面積為70.5㎡/g，總孔容為0.12 cm3/g，平均孔徑為4.26nm，晶粒尺寸為12 nm。這種多孔TiO2微球具有較高的催化活性，與商品納米TiO2(P25)相當，但是前者容易分離。
　　 以顆粒活性炭(AC)為載體，偏鈦酸為鈦源，采用水熱輔助水解沉淀法制備了負載型TiO2/AC光催化劑，在300～800℃下熱處理。以甲基橙(MO)降解為模型反應，對負載型TiO2光催化性能進行評價。結果表明，經600

4、℃焙燒的樣品具有最佳光催化性能，為銳鈦礦晶型，負載于活性炭上的TiO2是由30～50 nm的球型顆粒組成，負載型TiO2/AC光催化劑的光催化活性高于相同方法制備TiO2和AC混合物及商品TiO2(P25)與活性炭的混合物，光降解反應符合Langmuir-Hinshelwood模型反應動力學方程。催化劑分離、再生容易，重復使用5次其光催化活性基本保持不變。
　　 選用水蒸氣活化法制備的具有不同比表面積和孔徑的系列椰殼活性炭為載體

5、，制備了負載型的TiO2/AC光催化劑。研究了活性炭比表面積和孔徑對負載型TiO2光催化劑的影響，結果表明TiO2/AC的光催化性能是由載體吸附能力、TiO2分散性和表面沉積量共同決定的。
　　 使用H2O2、O3和HNO3三種試劑對活性炭進行了預處理，考察了預處理對復合催化劑光催化活性的影響。結果表明，使用三種方法對活性炭載體進行改性后，均可以有效的提高活性炭載體表面的含氧官能團數量。H2O2和O3對活性炭載體改性后可以提高對

6、鈦前驅體的吸附性能，而HNO3改性雖然不利于鈦前驅體的吸附，但是對TiO2顆粒的分散非常有利?；钚蕴枯d體改性后，有效的提高了載體表面的TiO2覆蓋率。使用改性后的活性炭作為載體制備的復合催化劑的光催化性能均高于未改性的復合催化劑，其中以HNO3改性后的復合催化劑光催化降解MO的活性最高。
　　 研究了貴金屬Ag沉積的TiO2/AC復合催化劑(Ag-TiO2/AC)對MO的光催化降解性能。實驗結果表明：金屬銀沉積在TiO2/AC表