HPW-TiO2-膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究.pdf

1、HPW/TiO2/膨潤(rùn)土是一種具有高催化活性復(fù)合光催化劑,在光催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文探索不同方法制備HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑,探討其催化性能。研究復(fù)合光催化劑催化降解金橙II,建立動(dòng)力學(xué)模型,為實(shí)際難降解有機(jī)廢水的處理提供理論依據(jù)。
　　以有機(jī)膨潤(rùn)土為基礎(chǔ)材料之一,分別采用溶膠凝膠法和等體積浸漬法制備出HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑,確定這兩種方法的最佳制備工藝。并用SEM、EDS、XRD和FT-IR對(duì)

2、復(fù)合光催化劑進(jìn)行表征,探討其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。將HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑應(yīng)用于光催化降解金橙II染料,研究復(fù)合光催化劑的光催化性能,確定光催化降解反應(yīng)的最佳條件,建立了相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型。另外采用機(jī)械活化法來提高HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的催化活性效果。研究結(jié)果如下:
　　1、溶膠凝膠制備HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑及催化性能研究
　　溶膠凝膠法制備HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的最佳制備工藝條件:

3、焙燒溫度為400℃、CTMAB加入量為0.7 g制備出的有機(jī)膨潤(rùn)土2 g、酯醇比為8.5:10、HPW加入量為0.6 g、焙燒時(shí)間為2 h。復(fù)合光催化劑的SEM、EDS、XRD、FT-IR表征分析表明,TiO2和HPW成功插層,且TiO2為銳鈦礦結(jié)構(gòu),HPW保持其Keggin結(jié)構(gòu)。最優(yōu)制備工藝下制備的HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑對(duì)金橙II光催化降解實(shí)驗(yàn)顯示,原始pH、催化劑投加量4 g·L-1、50 mL初始濃度10 mg·L-

4、1的金橙II溶液,在紫外燈照射下反應(yīng)2.5 h,金橙II降解率達(dá)到90.76％,催化降解金橙II的催化動(dòng)力學(xué)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　2、等體積浸漬制備HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑及其催化性能研究
　　等體積浸漬法制備HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的最佳制備工藝條件:焙燒溫度為500℃、焙燒時(shí)間為4 h、浸漬時(shí)間為5 h、HPW浸漬量百分比為10.7%。復(fù)合光催化劑進(jìn)的SEM、EDS、XRD和FT-IR表征分析

5、表明,TiO2和HPW成功插層,且TiO2為銳鈦礦結(jié)構(gòu),HPW保持其Keggin結(jié)構(gòu)。最優(yōu)制備工藝下制備的HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑對(duì)金橙II光催化降解實(shí)驗(yàn)顯示,原始pH、催化劑投加量4 g·L-1、50 mL初始濃度10 mg·L-1的金橙II溶液,在紫外燈照射下反應(yīng)2.5 h,金橙II的降解率達(dá)到90.16%。等體積浸漬法制備的復(fù)合光催化劑催化降解金橙II的催化動(dòng)力學(xué)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　3、機(jī)械活化對(duì)HPW/T

6、iO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑催化性能的影響
　　通過探討機(jī)械活化時(shí)間、頻率、球料比三因素對(duì)溶膠凝膠法制備的HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的機(jī)械活化效果實(shí)驗(yàn),確定最佳機(jī)械活化條件為:機(jī)械活化時(shí)間10 min、機(jī)械活化頻率15.00 Hz、機(jī)械活化球料比50:1。在相同降解金橙II的實(shí)驗(yàn)條件,HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的機(jī)械活化使得催化劑催化性能提高。相對(duì)未機(jī)械活化催化劑,最優(yōu)機(jī)械活化條件下所制備的催化劑對(duì)金橙II的光催

7、化降解效率由74.19%提高到了86.97%。
　　機(jī)械活化對(duì)等體積浸漬法制備的HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑的最佳機(jī)械活化條件為:機(jī)械活化時(shí)間5 min、機(jī)械活化頻率15.00 Hz、機(jī)械活化球料比50:1。在相同降解金橙II的實(shí)驗(yàn)條件,機(jī)械活化使得等體積浸漬法制備的HPW/TiO2/膨潤(rùn)土復(fù)合光催化劑對(duì)金橙II的光催化降解效率由原來85.77%提高到了89.33%。
　　在機(jī)械活化時(shí)間為10 min、機(jī)械活化頻率為