納米材料在環(huán)境檢測(cè)和水脫氮處理中的應(yīng)用.pdf

1、本文采用光催化還原法制備了單金屬Fe、Cu摻雜、雙金屬Fe-Cu、Zn-Cu、Ag-Cu共沉積摻雜的TiO<,2>光催化劑，應(yīng)用TEM等儀器表征手段對(duì)所制備的光催化劑進(jìn)行了表征。重點(diǎn)考察了影響Cu/TiO<,2>光催化還原硝酸氮的主要因素。并對(duì)共沉積兩種金屬的比例對(duì)光催化活性的影響進(jìn)行了考察。此外，本文采用恒電位法制備納米聚苯胺膜，研究了其測(cè)定硝酸氮的可能性。論文主要研究工作的結(jié)論如下： (1)對(duì)所制備的單金屬摻雜、雙金屬共沉積

2、催化劑進(jìn)行TEM、ICP、XRD及UV-Vis分析。結(jié)果表明，金屬高度分散于TiO<,2>表面，粒徑為2nm～5nm，EDX對(duì)1：1Fe-Cu/TiO<,2>的分析表明二氧化鈦表面有Fe的存在。通過(guò)對(duì)1.5％Cu/TiO<,2>進(jìn)行ICP檢測(cè)也表明金屬確實(shí)負(fù)載在二氧化鈦表面。 (2)考察pH值、攪拌氣體、金屬種類及金屬負(fù)載量、空穴清除劑等因素對(duì)單金屬沉積TiO<,2>光催化還原硝酸氮的影響。pH值影響TiO<,2>表面電荷性質(zhì)，

3、進(jìn)而影響催化劑表面吸附物種及后續(xù)反應(yīng)。CO<,2>作為攪拌氣體，可去除反應(yīng)中溶解氧、調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中pH的變化，還有可能形成還原性的CO<,2><'->，促進(jìn)硝酸氮光催化還原反應(yīng)的進(jìn)行。金屬晶核-TiO<,2>體系相當(dāng)于一個(gè)超微閉路光電化學(xué)電池，金屬適量沉積可促進(jìn)光生電子和空穴的分離，提高光催化效率。利用硼氫化鈉還原處理光催化沉積的催化劑，進(jìn)一步提高了光催化活性。加入甲酸除了可以消耗自由基等氧化物種、分離光生電子和空穴，促進(jìn)硝酸氮、亞硝酸

4、氮向氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化，提高氮?dú)膺x擇性。當(dāng)0.5％Cu/TiO<,2>作催化劑，CO<,2>作攪拌氣體，0.06mol/L甲酸作空穴清除劑時(shí)，氮?dú)膺x擇性可達(dá)88.4％。 (3)對(duì)不同比例雙金屬共沉積光催化劑的活性進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)Fe、Zn的摻入并沒(méi)有增強(qiáng)Cu/TiO<,2>的光催化活性。而Ag的加入?yún)s大大改善了其光催化活性。使用1：1Ag-Cu/TiO<,2>作光催化劑，在CO<,2>攪拌，加入0.06mol/L甲酸的條件下，其可使硝酸