活性炭負(fù)載二氧化鈦復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、懸浮相純納米TiO2光催化劑活性較高，但在使用過程中易凝聚失活，并且回收再利用比較困難。對二氧化鈦光催化劑的改性研究具有廣泛的意義。本論文采用煤質(zhì)活性炭和椰殼活性炭為載體，通過水熱法、sol gel A液B液法以及直接溶膠凝膠法制備出炭載二氧化鈦復(fù)合催化劑。此外，用水熱-溶膠浸漬法先將錳鋅鐵氧體負(fù)載在活性炭上形成磁性炭，再以該磁性炭為載體負(fù)載二氧化鈦，得到了催化活性較高且具有較好磁分離性能的軟磁性復(fù)合光催化劑。同時借助XRD、SEM和V

2、SM等表征手段，討論了活性炭來源、煅燒處理、鈦負(fù)載量、錳鋅鐵氧體含量等對復(fù)合光催化劑的光催化性能的影響，以及以亞甲基藍(lán)(MB)為目標(biāo)降解物時的降解條件的優(yōu)化。
　　研究結(jié)果表明：
　　(1)通過水熱法、直接溶膠凝膠法和sol gel A液B液法均可以制備出炭載二氧化鈦復(fù)合光催化劑，制備方法不同，活性也有差異，但均表現(xiàn)出比等量純二氧化鈦更高的活性?；钚蕴可县?fù)載的二氧化鈦呈銳鈦礦晶型，為納米級，晶粒小，分布均勻。
　　(2

3、)通過對煤質(zhì)活性炭和椰殼活性炭這兩種活性炭作載體負(fù)載二氧化鈦活性組分所制得的復(fù)合光催化劑脫除水中亞甲基藍(lán)進(jìn)行活性評價，發(fā)現(xiàn)載體的結(jié)構(gòu)對復(fù)合光催化劑的活性有著顯著影響，椰殼炭由于孔體積更豐富、比表面積更大，能夠為二氧化鈦提供更多的負(fù)載場所，使其分布更均勻，并且表現(xiàn)出更優(yōu)良的吸附效果，使得對亞甲基藍(lán)的脫除速率更快，脫除能力更強(qiáng)。
　　(3)復(fù)合光催化劑制備中，煅燒對其活性有著明顯的影響。經(jīng)過煅燒或者增加煅燒次數(shù)，可以對載體活性炭起到擴(kuò)

4、孔作用，從而提高整體復(fù)合光催化劑的活性。隨著煅燒溫度的升高，載體擴(kuò)孔越明顯，活性炭上負(fù)載的二氧化鈦的銳鈦礦晶型越來越完善，復(fù)合光催化劑的光催化降解效果越好。并且，煅燒溫度適宜，不會改變二氧化鈦晶型。
　　(4)在一定范圍內(nèi)增加復(fù)合光催化劑中二氧化鈦的負(fù)載量，可以增加光催化活性位，相應(yīng)的光催化活性也隨之提高，但負(fù)載量相對過高，TiO2粒徑變大，出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，反而會降低光催化效率，另一方面過多的TiO2會堵塞活性炭的孔洞，使活性炭的吸

5、附性能也有所降低，進(jìn)而降低了總的光降解速率。這個相對負(fù)載量與載體的孔體積和孔結(jié)構(gòu)有著緊密聯(lián)系。
　　(5)在光催化降解體系中加入雙氧水，可以明顯的提高復(fù)合型光催化劑的光催化降解能力。在強(qiáng)堿性條件下，有利于亞甲基藍(lán)在復(fù)合光催化劑顆粒表面的吸附。隨著亞甲基藍(lán)溶液初始濃度的提高，表面上表現(xiàn)出的亞甲基藍(lán)的脫除率是降低的，但實質(zhì)上復(fù)合光催化劑脫除亞甲基藍(lán)的實際絕對量是增加的。復(fù)合光催化劑投入量的增加，可加快對亞甲基藍(lán)溶液的去除速率。

6、　　(6)以水熱-溶膠浸漬法制備的軟磁性Ti-FAC復(fù)合光催化劑，由于適量錳鋅鐵氧體的負(fù)載，不僅具有更高的光催化活性，而且賦予光催化劑良好的磁性能，能借助外加磁場有效方便地進(jìn)行固液分離，實現(xiàn)復(fù)合光催化劑的循環(huán)再使用。經(jīng)過6次“光催化降解-磁場分離”循環(huán)使用后對亞甲基藍(lán)的光催化降解率仍然很高，即該復(fù)合光催化劑具有較好地穩(wěn)定性。
　　本文的創(chuàng)新點是將錳鋅鐵氧體引入復(fù)合光催化劑中，不僅利用了活性炭的強(qiáng)吸附性能促進(jìn)光催化降解的進(jìn)行，還利用