LDPE膜負載型鐵、氮共摻雜二氧化鈦的制備及其光催化降解二苯胺的研究.pdf

1、TiO2在紫外光照射下可將許多生物難降解有機物礦化成CO2和H2O等小分子物質(zhì)，并具有無毒、氧化性強、性質(zhì)穩(wěn)定、不溶于水和價廉易用等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。但是TiO2光催化的高帶隙寬度(Eg=3.2eV)只有在紫外光照射下才能表現(xiàn)出高光催化活性，但是紫外光在太陽光中所占比例較小，使得太陽光能的利用率很低，限制了TiO2光催化技術(shù)的實際應(yīng)用。從利用太陽能的角度出發(fā)，使TiO2光催化劑實現(xiàn)占太陽能中大部分的可見光響應(yīng)是將這一技術(shù)推向?qū)嶋H應(yīng)用的

2、重要環(huán)節(jié)，對TiO2進行摻雜改性是解決這一問題的重要手段。同時，粉末狀TiO2存在著難以回收的不足，而TiO2的負載技術(shù)則解決這一問題的關(guān)鍵部分。
　　 本實驗用溶膠-凝膠法制備出純、摻氮、摻氮、鐵氮共摻雜的TiO2，然后用浸漬法將這幾類催化劑負載于LDPE膜上，從而得到LDPE膜負載的不同種類TiO2光催化劑。用X射線衍射、X射線電子能譜、紫外-可見光吸收等方法對催化劑進行表征。結(jié)果表明：采用溶膠-凝膠法可有效地對TiO2進行

3、鐵和氮的摻雜，制備出的各類摻雜型TiO2，以銳鈦礦型TiO2為主，含有少量的金紅石型。過渡金屬離子鐵的摻雜可抑制TiO2晶粒的生長，引起TiO2晶格的畸變和和晶胞體積的改變，拓寬TiO2的光吸收范圍。N-Fe共摻雜TiO2具有良好的可見光響應(yīng)，相對于未摻雜TiO2和N摻雜TiO2，N-Fe共摻雜TiO2在可見光區(qū)域表現(xiàn)出更高的光吸收系數(shù)，其帶隙寬度減小，吸收帶邊發(fā)生紅移。N-Fe共摻雜TiO2光催化劑的X射線子能譜表明催化劑的主要組成為

4、O、Ti、C及摻雜的N和Fe。通過掃描電鏡圖可以看出LDPE膜負表面負載的TiO2粒子基本均勻地分散分布于膜表面。
　　 二苯胺是許多工業(yè)中大量使用的原料，具有雙苯環(huán)結(jié)構(gòu)，是典型的難降解有毒污染物，以氙燈為光源，進行光催化降解二苯胺的實驗，考查制得的催化劑的活性；改變反應(yīng)的參數(shù)(pH、DPA初始濃度、反應(yīng)時間、曝氣)，研究反應(yīng)的最佳條件；同時對催化劑的多次使用，考查其重復(fù)使用性。在以氙燈為光源的可見光照射下，光催化反應(yīng)90分鐘基

5、本可以達到最佳降解率。酸性或堿性條件都會促進二本胺的降解，最佳的pH為3或11。在一定范圍內(nèi)，隨著DPA初始濃度的增加，其降解率也逐漸升高。不同類型的催化劑表現(xiàn)出了不同的光催化活性：N-Fe共摻雜TiO2光催化劑對二苯胺的降解效果與未摻雜TiO2、TiO2和Fe-TiO2相比，摻雜濃度活性提高，部分下降，隨著金屬摻雜濃度的增大，降解效果存在一個最佳摻雜濃度，效果最佳的共摻雜光催化劑的降解效果均優(yōu)于未摻雜TiO2、N摻雜TiO2和Fe摻雜