TiO2的改性合成及P25光催化降解二嗪磷機理研究.pdf

1、進入21世紀以后，環(huán)境污染和能源短缺成為限制人類社會發(fā)展的關鍵因素。光催化技術由于有希望解決這兩大難題而受到廣泛的關注。TiO2以其高效、穩(wěn)定、無毒、性能優(yōu)越的特點成為最有應用前景的催化劑，但是如何提高TiO2可見光利用率以及體系條件如何影響TiO2降解農(nóng)藥的機理還是人們尚未完全解決的問題。本文利用溶劑熱法合成了不同形貌的TiO2，并通過貴金屬沉積和煅燒對其進行改性，采用多種表征手段考察了催化劑的晶相、結構組成、表面成分、光吸收能力、載

2、流子分離情況及光催化降解污染物的活性;同時詳細研究了pH在P25對光催化降解農(nóng)藥二嗪磷過程中的吸附動力學、熱力學、降解動力學、中間產(chǎn)物及降解路線的影響。論文主要內(nèi)容如下:
　　1.以甘油為溶劑合成了納米帶前驅體，采用XRD、TGA、IR等手段對前驅體進行成分和結構分析;煅燒后對TiO2進行表面貴金屬改性，采用DRS、PL、TEM研究了復合催化劑的光吸收能力、載流子分離效率和微觀形貌;以羅丹明B和二嗪磷為降解對象，分別在可見光和紫外

3、光下觀察催化活性，結果表明:前驅體是甘油與Ti配位產(chǎn)生的非二氧化鈦晶型的金屬-甘油晶體。高溫煅燒使該前驅體失去結構中的有機成分，轉變成為銳鈦礦晶相的納米帶TiO2多晶。TiO2表面Pt沉積量越大，復合催化劑的可見光吸收能力越強，但是空穴和電子復合幾率在負載量為1％時最小，此時光催化降解二嗪磷的活性最高。
　　2.以己酸為溶劑合成出了形貌規(guī)整的實心TiO2微球，探究了反應條件對晶相和形貌的影響;采用XRD、SEM、DRS、TGA、I

4、R等技術對煅燒后催化劑的晶相、形貌大小、光吸收能力和表面成分進行考察;在可見光照射下，以磺胺噻唑為降解對象，考察不同煅燒溫度下得到的TiO2的光催化活性。結果表明:體系中微量水的加入和反應時間的延長促使TiO2微球由TiO2(B)和銳鈦礦混相向更穩(wěn)定的銳鈦礦晶相轉變，水的增加也會破壞微球的形貌。TiO2微球經(jīng)過200℃煅燒帶寬減小至2.39 eV，250℃煅燒后帶寬達到2.61 eV，可見光區(qū)的吸收大大增加。紅外表征顯示未煅燒的催化劑表

5、面有微量的有機物存在，煅燒后催化劑比表面積達到141.4 m2/g，孔徑增大。XPS測試表明煅燒后生成了碳摻雜TiO2，這是使得催化劑具有很強可見光吸收，禁帶寬度減小的重要原因。250℃煅燒后催化劑對磺胺噻唑具有最佳降解活性，是P25降解磺胺噻唑速率的86.5倍。
　　3.以有機磷農(nóng)藥二嗪磷為降解對象，P25為光催化劑，采用HPLC，LC-MS技術研究了不同pH環(huán)境中二嗪磷光催化降解動力學和中間產(chǎn)物，推測其降解路線;利用等溫微量熱

6、測量技術測定了不同pH下二嗪磷吸附過程的熱量變化，深入了解其吸附過程，結果表明:二嗪磷在近中性條件下降解最快，體系中的pH迅速下降;利用LC-MS檢測到的中間產(chǎn)物中具有多種OH—加合物;此外，二嗪磷分子中的P-O-N鍵易斷裂，P=S雙鍵也容易被進攻形成P=O，酸性，中性，堿性條件下中間產(chǎn)物種類有差異，說明pH的不同導致了二嗪磷降解路線發(fā)生了改變;P25對二嗪磷的吸附更符合Langmuir等溫吸附，中性條件下二嗪磷最容易被吸附而酸性條件下