二氧化鈦-活性炭復合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、由于具有較高的催化活性、良好的耐腐蝕性、并且對環(huán)境友好、耐光腐蝕，更重要的是成本低廉，TiO2成為迄今為止研究和應用最為廣泛的光催化劑。它作為光催化劑對農藥、染料、醫(yī)藥廢水、造紙廢水、化工廢水等進行處理，都能有效地進行脫色、降解、去毒、礦化為無機小分子。但是由于其禁帶較寬(3.2eV)和太陽光中的紫外線部分太少(2.5％)，所以TiO2作為光催化劑在實際應用中存在太陽能利用率低，光量子效率低，催化劑回收過程復雜等不足。因此，找到合適的途

2、徑，例如通過TiO2摻雜或者制備TiO2的復合材料，來提高TiO2光催化劑的催化效率，對實現(xiàn)光催化降解廢水的工業(yè)化具有重要意義。 本文以解決TiO2作為光催化劑在實際應用中存在太陽能利用率低和光量子效率低等問題為目標，制備了催化活性較高的TiO2復合材料，并且通過X射線衍射(XRD)對TiO2復合材料進行物相分析。利用掃描電鏡(SEM+EDS)、透射電鏡( TEM)對復合材料的顯微組織及形貌特征進行分析。除此之外，還進行了DSC

3、-TG綜合熱分析，紫外-可見光漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析，X射線光電子能譜(XPS)分析。并以染料甲基橙和活性艷紅X-3B的溶液為對象，進行了光催化氧化性能測試。 催化活性艷紅X-3B與甲基橙溶液的實驗結果表明，無論是在紫外光照射還是可見光(室內)照射條件下，還是在玻璃燒杯或者石英燒杯中，復合材料TiO2-C比納米TiO2粉末和活性炭均具有更加優(yōu)異的催化效果(最高值為98.9％)。在紫外光照射下，制備的TiO2復合材

4、料比納米TiO2粉末和活性炭具有更加優(yōu)異的催化效果。甲基橙紫外光催化實驗結果，TiO2-C復合材料脫色率1小時后最高達到98.9％，而納米TiO2粉末和活性炭則分別為25％和10％(玻璃燒杯)。在可見光(室內)照射條件下，制備的TiO2-C復合材料比納米TiO2粉末同樣具有更加優(yōu)異的催化效果。在石英燒杯中，加入TiO2-C復合材料并且可見光照射一個小時之后活性艷紅X-3B與甲基橙溶液的脫色率分別達到96.3％和98.7％；相同條件下，加

5、入納米TiO2粉末后，其的脫色率分別為34.7％和66.9％。并且還發(fā)現(xiàn)催化效率的提高總體上是與加入相應催化劑的量是成正比的，即加入的催化劑(TiO2-C復合材料或納米TiO2粉末)越多，催化效率就越高——至少在目前所測定的實驗范圍之內(1.0g/1—2.5g/l)是這樣的。 綜合分析(XRD，UV-Vis DRS等)可以確定，活性炭的包覆抑制了二氧化鈦由銳鈦礦轉變?yōu)榻鸺t石相，并且能夠更多的吸收可見光，從而大大地提高了TiO2-