TiO2納米管的制備及可見(jiàn)光下光電催化降解甲草胺研究.pdf

1、TiO2光催化氧化技術(shù)因其具有能耗低、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)而從眾多的高級(jí)氧化技術(shù)中脫穎而出。但是懸浮態(tài)TiO2光催化劑在污水處理過(guò)程中難以回收，而固定態(tài)TiO2比表面積小，因此光催化降解有機(jī)物能力有限，同時(shí)，由于光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴的復(fù)合，導(dǎo)致光量子效率很低，從而限制了TiO2光催化氧化技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。本論文針對(duì)TiO2催化劑比表面積低的問(wèn)題，制備了TiO2納米管，增大了光催化過(guò)程中的催化劑的比表面積。采用電催

2、化耦合的方法，減少了電子與空穴的復(fù)合，并通過(guò)對(duì)甲草胺的光電催化降解，探討出最佳的外加電壓和外加電流。
　　采用陽(yáng)極氧化的方法，制備了TiO2納米管，并對(duì)制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，重點(diǎn)考察了制備電壓、制備時(shí)間、制備溫度和煅燒溫度對(duì)TiO2納米管表面形貌以及光催化降解甲草胺活性的影響，其最佳的制備條件為：制備電壓20V，陽(yáng)極氧化1h，制備溫度在23℃，煅燒溫度為500℃。以陽(yáng)極氧化法制備的TiO2薄膜作為對(duì)照，研究了TiO2薄膜和TiO

3、2納米管光催化降解甲草胺的性能。
　　利用掃描電鏡（SEM）、能量色散譜儀（EDS）、X-射線衍射光譜（XRD）、X-射線光電子能譜（XPS）、比表面積測(cè)定（BET）等分析手段，對(duì) TiO2納米管表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、表面成分和化學(xué)形態(tài)、比表面積等進(jìn)行了分析。
　　使用陽(yáng)極氧化法制備的TiO2薄膜和TiO2納米管對(duì)光催化降解內(nèi)分泌干擾物質(zhì)-甲草胺進(jìn)行了研究，比較了這兩種催化劑的光催化性能。對(duì) TiO2納米管光催化降解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

4、研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。
　　使用TiO2薄膜和TiO2納米管光電催化降解甲草胺，研究了外加恒電流和外加恒電壓大小對(duì)兩者光電催化降解甲草胺降解效果的影響，確定了最佳外加電流和最佳外加電壓，并證實(shí)了在光催化和電催化之間存在協(xié)同效應(yīng)。研究了TiO2納米管光電催化降解甲草胺的機(jī)理，一方面外加電流或電壓使導(dǎo)帶電子向陰極移動(dòng)，減少了電子與空穴的復(fù)合機(jī)率；另一方面，反應(yīng)溶液中加入Na2SO4電解質(zhì)后，SO可以被價(jià)帶空穴氧化成強(qiáng)

5、氧化性的2-2-4 S O，繼而可以氧化處理水28中有機(jī)物，提高甲草胺的降解效率。對(duì)TiO2納米管光電催化降解甲草胺反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，無(wú)論是光電催化還是電催化降解甲草胺，TiO2納米管的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)都明顯大于TiO2薄膜。
　　利用熒光法研究了TiO2納米管光電催化降解過(guò)程中·OH的生成規(guī)律。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：·OH含量隨著光源輻照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加；當(dāng)pH=4.6時(shí)，·OH生成量最多；并隨著外加偏壓