TiO2@酵母微球的調(diào)控合成及其催化性能研究.pdf

1、核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料由于能夠?qū)?nèi)核和外殼的功能進行耦合，展現(xiàn)了非常好的應(yīng)用前景。尤其是草莓結(jié)構(gòu)TiO2@酵母菌光催化劑，將母核酵母菌的生物吸附功能和外殼的納米 TiO2顆粒的光催化功能進行了整合，在光催化處理污水方面的應(yīng)用越來越廣泛。然而，對于在對草莓結(jié)構(gòu)TiO2@酵母菌光催化劑的合成過程中，如何對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進行調(diào)控，以實現(xiàn)納米粒子的粒徑可控、覆蓋率可控等，是一個具有重要意義的課題。因此，本文以草莓結(jié)構(gòu) TiO2@酵母菌光催化劑作為研究對

2、象，致力于研究對其的可調(diào)控合成，并采用多種表征手段，對不同結(jié)構(gòu)特征的產(chǎn)物進行物理化學(xué)性能的研究；以具有代表性的金屬離子和復(fù)雜的銅氰復(fù)合體系作為研究其光催化性能的載體，研究其光催化機理；以多種犧牲劑作為外加物質(zhì)，進一步研究提升其光催化效果的途徑及其機理。
　　(1)以硫酸氧鈦為原料，通過控制水熱反應(yīng)以及水熱反應(yīng)后體系的pH，利用酵母和TiO2表面電荷相異，成功合成了草莓結(jié)構(gòu)的TiO2@酵母光催化劑。復(fù)合催化劑保持了酵母的橢球狀形態(tài)，

3、分散性好，粒徑分布均勻。pH=5時得到的 TiO2@酵母光催化劑的形貌最符合草莓結(jié)構(gòu)。TiO2@酵母光催化劑具有較好的紫外光光響應(yīng)能力。
　　(2)以四氯化鈦為原料，通過控制四氯化鈦的水解過程，成功的一步合成了草莓結(jié)構(gòu)的TiO2@酵母光催化劑。復(fù)合催化劑保持了酵母的橢球狀形態(tài)，分散性好，粒徑分布均勻的特點。調(diào)控四氯化鈦的添加量，制備得到兩種不同形貌的草莓結(jié)構(gòu)TiO2@酵母微球，通過SEM比較其形貌特征，EDS分析其元素分布特征，X

4、RD分析其晶型特征，UV-vis了解其光學(xué)特征，對兩種不同TiO2覆蓋率的TiO2@酵母微球進行比較。
　　(3)分別以金屬離子鉛、汞和電鍍廢水銅氰離子作為研究對象，分析了此光催化劑對以上離子的光催化性能，并分析了光催化的機理。TiO2@酵母催化劑對金屬離子效果源于酵母菌對金屬離子的吸附以及納米 TiO2離子對金屬離子的光催化作用。由于生物吸附和光催化的耦合，相互促進，TiO2@酵母菌對金屬離子的去除效果明顯高于兩者的加和。TiO

5、2@酵母催化劑在同時處理兩種不同性質(zhì)的污染物時得到了較好的處理效果，在對其進行吸附和吸附-光催化效果對比后得出 TiO2@酵母催化劑對污染物的去除能力由生物吸附和光催化協(xié)同作用。對其進行一級、二級和Langmuir-Hinshelwood催化動力學(xué)擬合，提出銅的存在促進了對氰的光催化氧化過程，氰的存在促進了對銅的光催化還原過程，而同時處理銅氰兩種元素，抑制了光生空穴和光生電子的復(fù)合，提高了光催化效率。
　　(4)以甲酸作為空穴犧牲

6、劑的代表、硝酸銀作為電子犧牲劑的代表、氯化鈉作為影響水中溶解氧的代表，通過研究銅氰離子的除去效果的變化、動力學(xué)分析，達到對這一影響的量化表達。甲酸作為空穴犧牲劑，抑制對氰的光催化氧化過程，加速了對銅的光催化還原過程。硝酸銀作為電子犧牲劑，由于銀與銅的競爭作用和催化劑鈍化理論抑制對銅的光催化還原過程，抑制對銅的光催化還原過程，加速了對氰的光催化氧化過程。氯化鈉的存在對銅氰的光催化效果均有抑制作用。通過改變對污染物的光催化去除優(yōu)先順序，使得

7、可以選擇性的去除體系內(nèi)的不同種類的污染物。對以上的光催化過程均進行Langmuir-Hinshelwood動力學(xué)模型擬合，研究其光催化動力學(xué)特征。
　　本文制備得到的 TiO2@酵母催化劑均實現(xiàn)了可調(diào)控制備這一設(shè)想，制備過程簡單、易操作，調(diào)控實施過程中綠色環(huán)保、反應(yīng)溫和。并在對多種污染物進行處理過程中實現(xiàn)了將酵母的生物吸附功能和納米 TiO2粒子的光催化性能進行耦合，提高了其光催化效率。在應(yīng)用犧牲劑研究其對光催化的影響方面，通過改