納米結(jié)構(gòu)化多孔鈦的光催化性能.pdf

1、隨著水污染的日益加重，對(duì)工業(yè)廢水的治理已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)注的一個(gè)重大問(wèn)題。污水中各種有機(jī)染料、重金屬離子等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、毒性高、難分解，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類生存都構(gòu)成了極大的威脅。目前除了適應(yīng)范圍窄且降解作用弱的物理、生化等治理方法，借助二氧化鈦尤其是納米級(jí)別的TiO2等半導(dǎo)體進(jìn)行降解的光催化技術(shù)作為一種新興的化學(xué)環(huán)保技術(shù)，因?yàn)槠淠艹浞掷霉庹召Y源將污染物分解成無(wú)毒或毒性較低的物質(zhì)在水質(zhì)治理中得到廣泛應(yīng)用。然而隨著進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2雖

2、具有較好的光催化能力，但光響應(yīng)范圍較窄，降解速率緩慢。本研究旨在利用不同方式合成高孔隙率的多孔鈦，并以此為基底制備TiO2納米薄膜，探究該材料對(duì)水體中常見的有機(jī)染料和重金屬鉻的光催化和吸附性能，為水體中有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的降解提供一種環(huán)保高效的新材料，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和污水治理領(lǐng)域有很大潛力。全文主要包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容和結(jié)果:
　?、偻ㄟ^(guò)添加造孔劑法、泡沫浸漬法和漿料發(fā)泡法三種不同的方法制備的多孔鈦都具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)，其孔隙率和開孔

3、隙率都高達(dá)80％以上，具有雙峰孔結(jié)構(gòu)，大孔孔徑大小為100～500μm之間，小孔孔徑幾十微米。通過(guò)電化學(xué)陽(yáng)極氧化法的HF/H3PO4體系，氧化電壓為20V，氧化時(shí)間為1h，在三種多孔鈦表面均制備了一層管徑為100nm左右的TiO2納米管薄膜，納米管的生成不受多孔鈦孔隙結(jié)構(gòu)的影響，均勻的覆蓋在多孔鈦的表面，其垂直于多孔鈦表面生長(zhǎng)。通過(guò)不同溫度的熱處理，改變了樣品表面薄膜的晶型結(jié)構(gòu)，制得表面分別為銳鈦礦、金紅石、以及其混晶結(jié)構(gòu)的樣品;

4、>　?、谝约{米結(jié)構(gòu)化的多孔鈦試樣作為光催化劑，考察了光催化劑對(duì)幾種典型有機(jī)染料的降解效果，三種不同試樣降解能力發(fā)泡法＞造孔劑法＞純鈦基底＞浸漬法，其中發(fā)泡法試樣2h降解速率達(dá)到45％;光催化降解過(guò)程中氧化能力來(lái)自于羥基自由基，產(chǎn)生的羥基自由基越多，其反應(yīng)速率越大;考察了不同晶型對(duì)甲基橙的降解能力的差異，結(jié)果表明銳鈦礦和金紅石混合晶型光催化活性最強(qiáng);還對(duì)試樣降解三種不同染料的能力進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)pH影響較大，其中在酸性條件下甲基橙降解的效

5、率要明顯高于苯酚，堿性條件下羅丹明B的降解效果則優(yōu)于甲基橙;將多孔鈦試樣多次重復(fù)利用對(duì)甲基橙溶液進(jìn)行降解，表現(xiàn)出試樣良好的重復(fù)利用性能;最后暗吸附過(guò)程中試樣對(duì)甲基橙的吸附性能實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)光催化效果受催化劑對(duì)染料分子的吸附能力的影響;
　　③考察了多孔鈦試樣對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能和光催化還原性能，對(duì)各種影響因素進(jìn)行了探討，納米結(jié)構(gòu)化多孔鈦對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附能力受pH和溶液初始濃度影響較大，初始濃度為300mg/L，pH=3的條件下