硼摻雜TiO-,2-光催化劑的制備及其降解紡織印染廢水的研究.pdf

1、光催化劑是一種重要的綠色環(huán)保材料，具有高光催化活性、強(qiáng)紫外線屏蔽能力，使其在諸多領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)能在常溫下利用光能氧化分解污染物，是具有廣闊應(yīng)用前景的治理環(huán)境污染的新技術(shù)。但TiO2禁帶寬度大(3.2eV)，只能利用太陽(yáng)光中的紫外線部分(僅占太陽(yáng)光能3-4％)，這使TiO2作為光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中難以大規(guī)模推廣。 為了進(jìn)一步提高納米二氧化鈦光催化劑的活性，在深入分析二氧化鈦光催化機(jī)

2、理的基礎(chǔ)上，本研究采用非金屬離子摻雜的方法對(duì)二氧化鈦光催化劑進(jìn)行改性研究。以鈦酸四丁酯為鈦源，無水乙醇為溶劑，選取了短周期非金屬元素B作為摻雜劑，采用溶膠-凝膠法來制備納米二氧化鈦顆粒光催化劑；研究焙燒溫度、摻雜比例對(duì)納米TiO2晶型組成、粒徑大小和催化活性的影響，并利用X射線衍射法對(duì)所制得的二氧化鈦粉體進(jìn)行表征，研究了TiO2粉體在焙燒過程中的相轉(zhuǎn)變?？疾炝薆元素?fù)诫s對(duì)二氧化鈦粉體的晶型結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸的影響。通過降解甲基橙溶液，研究了

3、硼摻雜對(duì)二氧化鈦光催化活性的影響，確定了最佳摻雜焙燒溫度和最佳摻雜比例，并采用XRD，F(xiàn)TIR，UV—Vis及TEM等表征手段，研究了所制催化劑的結(jié)構(gòu)和光電性質(zhì)，初步探討了非金屬離子硼摻雜對(duì)二氧化鈦粉體光催化活性影響的機(jī)理。 TiO2本身對(duì)有機(jī)物的吸附能力較弱，若采用吸附性載體負(fù)載TiO2則可顯著提高TiO2的光催化效率。吸附劑作為載體的最大優(yōu)勢(shì)是可以將有機(jī)物吸附到半導(dǎo)體粒子的周圍，增加局部濃度及避免中間產(chǎn)物揮發(fā)或游離，加快

4、反應(yīng)速度。采用多次浸漬-干燥-鍛燒操作將其負(fù)載在活性炭上，形成負(fù)載型光催化劑B-TiO2/AC。本文探討了負(fù)載量、硼摻雜等因素對(duì)光催化降解甲基橙溶液的影響。通過SEM、XRD等分析手段對(duì)負(fù)載型催化劑的表面形貌、物化性能、晶態(tài)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征。并實(shí)驗(yàn)完成了負(fù)載型催化劑用量、甲基橙初始濃度對(duì)脫色率的條件優(yōu)化。 研究結(jié)果表明：(1)采用溶膠-凝膠法制備硼摻雜TiO2時(shí)，400℃焙燒的樣品催化活性最高，可以有效提高光生載流子的分離效率

5、。硼的摻雜，可以提高TiO2對(duì)光的吸收，但對(duì)TiO2的禁帶寬度影響很小。(2)通過比較溶膠．凝膠法結(jié)合浸漬法制備的負(fù)載活性炭后硼摻雜的TiO2的光催化性能、結(jié)構(gòu)及光吸收性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)溶膠—凝膠法結(jié)合浸漬法所得到的負(fù)載型催化劑光催化性能明顯得到提高。(3)以實(shí)際紡織工業(yè)中排出的廢水為目標(biāo)降解物，研究了所制得的催化劑其廣泛應(yīng)用性，發(fā)現(xiàn)所制復(fù)合型催化劑對(duì)印染廢水和毛紡染色廢水都具有良好的催化降解性能。并且所制催化劑性能穩(wěn)定，可重復(fù)利用率高，在實(shí)際