TiO-,2--磁性鐵氧化物-凹凸棒石光催化材料制備及性能研究.pdf

1、本論文以天然凹凸棒石為載體，用鐵鹽Fe(NO3)3.9H2O水解沉淀法，使Fe(OH)3沉淀在載體表面，在H2氣氛下煅燒、還原，從而制備磁性鐵氧化物/凹凸棒石復(fù)合磁性載體；隨后采用溶膠凝膠法，在磁性基體表面負(fù)載鈦酸四丁酯，經(jīng)水解、煅燒處理后，制備TiO2/磁性鐵氧化物/凹凸棒石復(fù)合光催化劑。通過(guò)XRD、TEM、MS(磁化率測(cè)試)和FT-IR分析其物相的轉(zhuǎn)變過(guò)程、微觀結(jié)構(gòu)的形貌特征和層間的成鍵類(lèi)型。為提高材料對(duì)含染料廢水的吸附、降解性能，

2、以對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的脫色率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定了材料制備過(guò)程中煅燒溫度、加水量、pH、乙醇量及TiO2負(fù)載量的最優(yōu)值。利用優(yōu)化的催化劑首先進(jìn)行吸附亞甲基藍(lán)(MB)的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，探討了其在染料不同初始濃度、不同溫度及不同轉(zhuǎn)速下的吸附機(jī)理；隨后將其應(yīng)用于光催化實(shí)驗(yàn)，考察了催化劑投加量、溶液初始濃度、溶液初始pH值、無(wú)機(jī)氧化劑H2O2的加入幾個(gè)因素對(duì)脫色率的影響。研究結(jié)果表明： (1)采用自制簡(jiǎn)易磁性回收裝置，以回收率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定制

3、備磁性基體時(shí)，負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的鐵，300℃充分煅燒，冷卻至室溫，此時(shí)磁化率達(dá)到1250×10-8m3/kg，回收率約為92％。 (2)優(yōu)化催化劑的制備條件時(shí)，確定最佳煅燒溫度是500℃，TiO2負(fù)載量為20％(質(zhì)量比)，溶膠的最佳pH=5.5，n(H2O/Ti(OBu)4)=10(摩爾比)，m(C2H5OH/Ti(OBU)4)=18(摩爾比)。 (3)亞甲基藍(lán)(MB)在TiO2/磁性鐵氧化物/凹凸棒石復(fù)合光催化劑上

4、的吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)能夠較好地符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，是物理吸附和化學(xué)吸附共存的吸附過(guò)程。 (4)催化劑不僅具有好的吸附性能，也具有良好的光催化效果。當(dāng)pH=5.64，仞始濃度為50 mg/L，投加量為0.5 g/L，300 W中壓汞燈照射下，對(duì)亞甲基藍(lán)水溶液，3h后去除率高達(dá)93％，在暗室條件下的吸附脫色率約為50％。 (5) H2O2的引入，加速了染料的脫色速率；通過(guò)紫外可見(jiàn)光掃描及FT-IR分析，發(fā)現(xiàn)亞甲基藍(lán)在290 n