N摻雜TiO2粉體及薄膜的制備與應用研究.pdf

1、農藥及印染廢水因毒性大、濃度高以及組分復雜,成為廢水治理難題之一。納米TiO2具有高活性、安全無毒、化學性質穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點,被公認為是環(huán)境治理領域最具有開發(fā)前途的環(huán)保型光催化材料。但是由于納米TiO2的帶隙較寬,僅在紫外光下具有較高光催化活性,且粉體催化劑回收困難,限制了其工業(yè)化進程。針對納米TiO2的以上缺點,本論文以氨水為氮源,采用溶膠-凝膠法對納米TiO2進行摻雜改性,制備了具有可見光活性的N-TiO2粉體和玻璃基N-TiO2

2、光催化材料,并對光催化材料的制備條件進行了優(yōu)化,在此基礎上,分別對偶氮類染料和有機磷農藥模擬廢水進行了光催化降解探索,取得如下研究結果：1.研究了N摻雜納米TiO2粉體及負載型光催化材料的制備方法與工藝條件。以鈦酸四丁酯為鈦源、氨水為氮源、無水乙醇為溶劑、冰醋酸為抑制劑、乙酰丙酮為絡合劑,采用溶膠-凝膠法制備了氮摻雜納米TiO2光催化劑。優(yōu)化的催化劑制備條件：氨水濃度15％、水浴溫度55℃、焙澆溫度500℃以及焙燒時間3h。2.采用XR

3、D和SEM技術對不同焙燒溫度下制備的樣品進行了晶體結構和表面形貌的表征分析,采用TG-DTA技術分析樣品在加熱過程中的質量變化和表面脫附溫度變化,采用UV-Vis技術對優(yōu)化條件下制備的樣品進行了光譜分析。結果表明,所制備的氮摻雜TiO2光催化劑的光響應范圍已拓展至可見光區(qū),熱處理溫度升高導致N-TiO2由銳鈦礦相向金紅石相轉變,500℃熱處理3h所得催化劑中TiO2主要為銳鈦礦相,且粒徑較小,光催化活性最好。3.利用N摻雜納米TiO2粉

4、體對甲基橙模擬液進行了降解脫色的研究。當甲基橙初始pH=2,催化劑加入量為0.2g,甲基橙初始濃度為15mg/L時,光催化效果最佳,脫色率均達到60%以上。催化劑在可見光區(qū)有明顯的反應,采用太陽光照射100min后,甲基橙脫色率達到60%,光催化活性較好。與玻璃基N-TiO2薄膜相比,粉體的光催化效果較好。4.利用玻璃基N摻雜納米TiO2薄膜對辛硫磷農藥進行了COD去除率的研究。辛硫磷模擬液的初始COD值為102.6mg/L,探討了膜厚