TiO2納米管組合工藝和改性TiO2納米管催化降解甲基橙的研究.pdf

1、當(dāng)今水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，TiO2在降解水中難生化有機(jī)物方面顯示了特有的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。在光催化反應(yīng)中，提高TiO2本身的光量子效率和催化體系降解污染物的效果顯得尤為重要。本文為了提高TiO2納米管光催化效率，在對(duì)其陽(yáng)極氧化制備條件進(jìn)行優(yōu)化的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了TiO2納米管與H2O2聯(lián)合氧化技術(shù)和TiO2納米管自身的金屬摻雜改性兩方面的研究。
　　 在含0.5wt％氟化銨和0.3M硫酸銨的電解液中，甘油與水體積比為2∶1，自然pH

2、下，電壓30V，氧化時(shí)間為2h時(shí)，制備出外貌最為清晰、結(jié)構(gòu)規(guī)整的TiO2納米管，管長(zhǎng)約1.8μm，管徑約為90～130nm。經(jīng)500℃煅燒，光催化反應(yīng)2h，甲基橙降解率為99.00%。各制備因素對(duì)納米管外貌尺寸、晶型等特性產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響其光催化性能。含Cl-電解液制備TiO2納米管的形貌不如含F(xiàn)-電解液制備的效果好，光催化效果也較差。陽(yáng)極氧化時(shí)間和(NH4)2SO4主要通過(guò)影響管長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光催化效果的可控。未經(jīng)熱處理的無(wú)定形TiO2

3、納米管光催化活性很差。經(jīng)600℃煅燒后光催化活性最高；500～700℃之間混晶狀態(tài)的TiO2納米管比400℃時(shí)純銳鈦礦相的降解效果好。
　　 TiO2納米管和H2O2兩者聯(lián)合可以加速有機(jī)物污染物的降解。正交試驗(yàn)確定了各因素對(duì)降解效果影響大小依次為：pH、MO初始濃度、H2O2濃度、煅燒溫度。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：酸性條件有利于甲基橙的降解。甲基橙初始濃度增加，降解率下降。光催化反應(yīng)效率隨著H2O2用量增加而不斷提高。綜合考慮確

4、定最優(yōu)條件為：煅燒溫度為500℃、pH為6、H2O2濃度為0.4mM、MO濃度為20mg·L-1，60min時(shí)甲基橙降解率為90.87%。所研究降解反應(yīng)均符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，表觀反應(yīng)速率常數(shù)變化趨勢(shì)與降解率分析結(jié)果相一致。
　　 在TiO2納米管金屬摻雜改性研究中，電解液含0.01MCuSO4，電壓為0.5V，電化學(xué)沉積1h制備得到Cu-TiO2納米管。FE-SEM結(jié)果顯示Cu-TiO2納米管保持著完整規(guī)則的管狀結(jié)構(gòu)，Cu的有效