CeO-,2--TiO-,2-負(fù)載型光催化劑的制備和微波場(chǎng)助光催化降解染料廢水的研究.pdf

1、光催化氧化法是以n型半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ)，以n型半導(dǎo)體作敏化劑的一種光敏氧化法。在眾多光催化劑中，TiO2以其無(wú)毒價(jià)廉，催化活性高，氧化能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好而最為常用。傳統(tǒng)光催化懸浮體系存在反應(yīng)后TiO2粉末難以回收及產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題，而負(fù)載型光催化劑解決了上述的問(wèn)題，在廢水處理中顯示了良好的應(yīng)用前景，但它仍存在光催化效率低、負(fù)載牢固性較差等不足。物理場(chǎng)助光催化氧化技術(shù)是一種新的水處理技術(shù)，實(shí)驗(yàn)證明微波和光催化聯(lián)用可以明顯提高光催化效果

2、。本論文通過(guò)稀土元素Ce摻雜對(duì)TiO2進(jìn)行改性，并采用微波場(chǎng)助光催化氧化技術(shù)，以提高光催化效果。溶膠－凝膠法是制備負(fù)載型TiO2光催化劑的主要方法之一，本論文改進(jìn)了溶膠的制備工藝，制備了穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)76天，涂覆效果好的溶膠：選擇無(wú)水乙醇作溶劑，控制C2H5OH/Ti(Obu)4的摩爾比為17；控制水與鈦酸正丁酯的摩爾比為2.7；以CH3COOH作絡(luò)合劑和酸催化劑；加入一定量的表面活性劑，可以使薄膜的比表面積增大，從而使催化劑的活性增大；

3、加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑，既能保證溶膠長(zhǎng)時(shí)間不變成凝膠，又能保證多次涂膜煅燒后負(fù)載牢固。制備了TiO2和CeO2-TiO2粉末催化劑，采用XRD、SEM、TGA、FTIR等手段對(duì)其進(jìn)行了表征，并通過(guò)酸性媒介紅B的微波場(chǎng)助光催化反應(yīng)考察了其光催化活性。XRD分析說(shuō)明，Ce的摻雜抑制了銳鈦礦向金紅石的轉(zhuǎn)變；由SEM圖可知，顆粒尺寸在20～30nm之間，試樣呈多孔狀；TGA分析表明，TiO2和0.0003CeO2-TiO2干凝膠的失重過(guò)程基本上是一致

4、的；FTIR試驗(yàn)表明，CeO2-TiO2和純TiO2均具有較高的親水性；微波場(chǎng)助光催化實(shí)驗(yàn)表明，Ce的摻雜有利于TiO2光催化活性的提高。以玻片和γ-Al2O3小球?yàn)檩d體，制備了負(fù)載型CeO2-TiO2復(fù)合光催化劑，其光催化活性高于未摻雜的催化劑，以γ-Al2O3小球?yàn)檩d體的催化劑光降解效率優(yōu)于以玻片為載體的催化劑。Ce的最佳摻雜量為0.0003（摩爾比），最佳煅燒溫度為400℃。對(duì)于以玻片為載體的催化劑來(lái)說(shuō)，最佳涂覆次數(shù)為2次，而對(duì)于

5、以γ-Al2O3小球?yàn)檩d體的催化劑來(lái)說(shuō)，最佳涂覆次數(shù)為3次。比較了在UV、MW、MW+UV、MW+UV+0.0003CeO2-TiO2等四種不同反應(yīng)體系中，酸性媒介紅B的脫色率。結(jié)果表明，在MW+UV+0.0003CeO2-TiO2體系中酸性媒介紅B的脫色率遠(yuǎn)高于其它幾個(gè)反應(yīng)體系，由此說(shuō)明，微波場(chǎng)與紫外光之間存在著耦合作用，微波場(chǎng)可提高光催化活性。溶液的初始濃度（C0）對(duì)表觀速率常數(shù)k(min-1)和溶液的脫色率有較大的影響；溶液的Ph