雜多酸光催化、酞菁光敏化降解水中有機(jī)物研究.pdf

1、環(huán)境水體的有機(jī)污染物是當(dāng)前水治理中最為關(guān)切的課題之一.目前,環(huán)境光化學(xué)治理有機(jī)污染物的研究側(cè)重于Fe<'3+>、TiO<,2>等高級(jí)氧化技術(shù),研究表明上述催化劑的光催化活性和使用范圍比較有限,距離全面治理有機(jī)廢水還有一段距離.尋找性能優(yōu)異的光催化劑并適合固載化是當(dāng)前乃至今后光催化治理水的關(guān)鍵.在天然資源日漸匱乏的當(dāng)今時(shí)代,實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的有效利用和轉(zhuǎn)換是光催化劑研究的重要任務(wù)和挑戰(zhàn).該論文在前人工作基礎(chǔ)上,從光催化劑選擇的角度出發(fā),選用非常

2、難以降解的染料X3B和生物難降解的氯苯酚類化合物作為目標(biāo)有機(jī)物考察了雜多酸和11種金屬磺化酞菁的光催化活性;并對(duì)光敏性能優(yōu)異的酞菁敏化劑進(jìn)行固載化研究.全文為兩個(gè)部分組成:雜多酸光催化和金屬酞菁光敏化.第一部分,研究了四種具有Keggin結(jié)構(gòu)的雜多酸的光催化.在紫外光(λ≥320 nm)照射、pH1.0條件下,它們都能使染料X3B發(fā)生光催化降解,但其光催化劑活性存在很大的差異.其相對(duì)活性為:H<,3>PW<,12>O<,40>>>H<,

3、4>SiW<,12>O<,40>>H<,4>GeW<,12>O<,40>>H<,3>PMo<,12>O<,40>.此外,光催化反應(yīng)的活性大小還與體系的pH值、光強(qiáng)、催化劑用量密切相關(guān),但實(shí)驗(yàn)中沒(méi)明顯觀察到氧氣的作用.與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)光催化劑-Degussap25 TiO<,2>相比,H<,3>PW<,12>O<,40>對(duì)染料的脫色和降解能力稍顯遜色.機(jī)理研究表明:OH<'·>是參與雜多酸光催化降解X3B的主要基團(tuán).第二部分是該論文研究工作的重

4、點(diǎn).采用金屬酞菁配合物為可見(jiàn)光光敏劑和分子氧為氧化劑,能十分有效地使水中有機(jī)物降解.文中合成了從主族元素到過(guò)渡金屬的系列酞菁化合物,包括AlPcS、VOPcS、CrPcS、FePcS、CoPcS、NiPcS、CuPcS、ZnPcS、RuPcS、PdPcS、SnPcS等,全面比較了它們產(chǎn)生單線態(tài)氧的量子產(chǎn)率、降解4-氯苯酚(4-CP)的能力和自身穩(wěn)定性的差異,總結(jié)出中心金屬離子影響酞菁光敏化活性的規(guī)律.在以上研究的基礎(chǔ)上,篩選出活性高、穩(wěn)

5、定性好的PdPcS和AlPcS光敏劑為重點(diǎn)研究對(duì)象.在可見(jiàn)光光敏化降解水中4-氯苯酚(4-CP)、2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯苯酚(2,4,6TCP)和亞甲基橙(MO)的實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)PdPcS的光活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于AlPcS,并且具有良好的光化學(xué)穩(wěn)定性.反應(yīng)機(jī)理以光敏產(chǎn)生的<'1>O<,2>為主,單體的光活性要高于雙體.在均相反應(yīng)的基礎(chǔ)上,嘗試以201×7陰離子交換樹(shù)脂為載體,研究了負(fù)載量、固載方式、底物濃度等對(duì)負(fù)