制備方法對(duì)Co-TiO2雙效催化活性的影響.pdf

1、如何能快速高效地處理難降解有機(jī)廢水一直是污水處理領(lǐng)域研究的技術(shù)難點(diǎn)。鈷活化單過(guò)氧硫酸氫鹽化合物（Co/Oxone）產(chǎn)生硫酸根自由基（SO4），是一種較有前景的難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)，其為“過(guò)渡金屬+過(guò)氧化物”的類(lèi)Fenton體系，極少量的Co便能在較寬的pH范圍內(nèi)(4

2、窄、H2O2投加量極大、不能完全礦化有機(jī)物等缺點(diǎn)。本論文通過(guò)將 Co負(fù)載于 TiO2上，開(kāi)發(fā)了新型的、高效率的Co-TiO2雙效催化劑，并利用該非均相催化劑和光、單過(guò)氧硫酸氫鹽化合物構(gòu)建一種基于SO4的類(lèi)Fenton/Photo協(xié)同氧化體系，實(shí)現(xiàn)了類(lèi)Fenton和光催化的結(jié)合，同時(shí)也克服了均相 Co/Oxone體系催化劑不能回收再利用、Co離子溶出等缺點(diǎn)。催化劑的制備方法直接影響著摻雜TiO2的催化活性。論文采用水解沉淀法、溶膠-凝膠法

3、和浸漬法制備了Co-TiO2催化劑，用XRD、紫外漫反射、XPS、SEM等測(cè)試手段對(duì)其進(jìn)行了表征，以亞甲基藍(lán)溶液為目標(biāo)污染物，用催化劑的類(lèi)Fenton/光催化復(fù)合效果和Co2+溶出量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察了不同制備方法對(duì)催化劑性能的影響，同時(shí)考察了催化劑投加量、溶液 pH、Oxone投加量對(duì)Vis/Co-TiO2/Oxone體系降解亞甲基藍(lán)的影響。另外，也進(jìn)一步考察了UV/Co-TiO2/Oxone體系中，不同Co摻雜量、灼燒溫度對(duì)溶膠-凝

4、膠法所制備的催化劑活性的影響。
　　主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　1）用溶膠-凝膠法、浸漬法、水解沉淀法三種方法制備了Co-TiO2催化劑，三種方法制備的Co-TiO2均具有銳鈦礦TiO2晶體。浸漬法、水解沉淀法制備的樣品主要的氧化物為T(mén)iO2，TiO2表面存在Ti-OH或Co-OH且有極少量的Co3O4析出。溶膠-凝膠法制備的樣品主要的氧化物為T(mén)iO2，TiO2表面有極少量的Co3O4析出。與純TiO2相比，三種方法制備的

5、Co-TiO2催化劑的紫外漫反射圖譜均出現(xiàn)明顯紅移。Co-TiO2催化劑均為微米級(jí)顆粒。
　　2）水解沉淀法制備的Co-TiO2催化劑，具有類(lèi)Fenton和可見(jiàn)光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，水解沉淀法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=0.5 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=0.75mM。將水解沉淀法制備的催化劑回收利用，催化劑活性明

6、顯下降，催化劑的穩(wěn)定性有待改進(jìn)。
　　3）浸漬法制備的Co-TiO2催化劑，具有類(lèi)Fenton和可見(jiàn)光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，浸漬法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=0.5 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=1mM。將浸漬法制備的催化劑回收利用，催化劑仍保持較好的催化活性。
　　4）溶膠-凝膠法制備的Co-TiO2催化劑，具

7、有類(lèi)Fenton和可見(jiàn)光雙效催化活性。在Vis/Co-TiO2/Oxone體系中，溶膠-凝膠法制備的催化劑的最佳催化劑投加量為mcata=1 g/L。在近中性條件下（4＜pH＜7），體系具有最佳性能。最佳氧化劑用量為n[Oxone]=1mM。最佳灼燒溫度、鈷摻雜量分別為773K及1％。將溶膠-凝膠法制備的催化劑回收利用，采用溶膠凝膠法制備的Co-TiO2粉體催化活性重現(xiàn)性良好。
　　5）自由基淬滅實(shí)驗(yàn)表明，在紫外光條件下，Co-T

8、iO2催化Oxone產(chǎn)生硫酸根自由基和羥基自由基，并通過(guò)類(lèi)Fenton-光催化協(xié)同氧化作用來(lái)降解亞甲基藍(lán)。
　　6）三種方法制備出的Co-TiO2催化劑中，水解沉淀法制備的Co-TiO2催化劑光催化活性最高。以浸漬法制備出的Co-TiO2催化劑的類(lèi)Fenton催化活性最高。Vis/Co-TiO2/Oxone體系的活性大小順序?yàn)樗獬恋矸?、浸漬法、溶膠-凝膠法。溶膠-凝膠法的Co離子溶出量最少，從環(huán)保角度考慮，最佳制備方法為溶膠-凝