（羥基）氧化鐵光催化降解有機(jī)物的反應(yīng)機(jī)理.pdf

1、以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)已在環(huán)境治理領(lǐng)域取得了較大的成效。但是,該體系現(xiàn)有效率還難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。相比之下,Fe2O3和FeOOH半導(dǎo)體光催化的研究報(bào)道很少,反應(yīng)機(jī)理不清。本文以六種不同的(羥基)氧化鐵為催化劑,較為系統(tǒng)地研究了有機(jī)染料光致降解和貴金屬銀離子光致還原的機(jī)理,得到了一些較為明確的結(jié)論。這不僅豐富了(羥基)氧化鐵的光化學(xué)或光催化,同時(shí)也將推動(dòng)半導(dǎo)體光催化整體領(lǐng)域的發(fā)展。文章分為五個(gè)部分： 第一章文

2、獻(xiàn)綜述,金屬銀離子光致還原,桔紅II光致降解,氧化鐵結(jié)晶度和分散度的影響,天然粘土負(fù)載鐵可見(jiàn)光敏化降解有機(jī)染料。 第二章研究了銀離子在(羥基)氧化鐵和氧化鈦存在下的紫外光光致還原。所有催化劑都對(duì)銀離子的光致還原具有催化作用,但它們的相對(duì)活性依序遞減PT-TiO2>α-Fe2O3>α-FeOOH>γ-Fe2O3>AT-TiO2>γ-FeOOH>δ-FeOOH。銀離子的起始還原速率均與銀離子的起始吸附量成正比,表明銀離子吸附是反應(yīng)的

3、前提條件。但是,在α-Fe2O3、γ-Fe2O3和α-FeOOH催化劑表面,只有當(dāng)銀離子濃度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)反應(yīng)才能發(fā)生,并且氧氣不產(chǎn)生明顯的影響。而在γ-FeOOH、δ-FeOOH和TiO2表面,氧氣對(duì)銀離子光還原具有顯著的抑制作用。研究表明,銀離子光致還原可能是通過(guò)光生導(dǎo)帶電子或表面二價(jià)鐵離子進(jìn)行的。 第三章研究了有機(jī)染料在(羥基)氧化鐵催化劑存在下的光致降解及其反應(yīng)機(jī)理。所有催化劑均具有一定的光活性。染料降解的初始速率均與染

4、料的初始吸附量成正比關(guān)系。在水懸浮液中加入H2O2、AgNO3和NaF,均能加快染料的光降解。對(duì)比溶液中和固體表面可能發(fā)生的(Photo)-Fenton反應(yīng)和配合物光致氧化還原,(羥基)氧化鐵半導(dǎo)體光催化是導(dǎo)致染料光降解的主要途徑。其中過(guò)氧化氫和硝酸銀能有效捕獲光生導(dǎo)帶電子,加快光生價(jià)帶空穴氧化表面吸附態(tài)染料分子。氟離子取代催化劑表面羥基,迫使光生價(jià)帶空穴直接氧化水分子,產(chǎn)生化學(xué)活性更高的自由態(tài)羥基自由基。 第四章研究了α-Fe

5、2O3結(jié)晶度和分散度對(duì)桔紅II光降解的影響。結(jié)果表明,催化劑的結(jié)晶度和有機(jī)物的吸附具有同等重要的作用。當(dāng)活化溫度低于400℃時(shí),催化劑的結(jié)晶度越高,桔紅II的光降解速率就越快；而在400℃以上,桔紅II的吸附量越大,桔紅II的光降解速率就越高。當(dāng)α-Fe2O3分散到納米SiO2粒子表面以后,桔紅II的吸附量有所下降,但桔紅II的光降解速率反而上升。α-Fe2O3最佳負(fù)載量約為50％。加入H2O2均能提高α-Fe2O3和負(fù)載α-Fe2O3