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多孔CdS/TiO_2的制备及太阳光下降解溴氨酸水溶液

李莹  
【摘要】: 在全球性环境污染和能源危机日趋严重的今天,如何有效利用太阳能来治理污染已引起世界各国的广泛重视。TiO_2光催化氧化技术因其具有能耗低、反应条件温和、操作简便、可减少二次污染等突出优点而日益受到重视。具有高量子效率、能充分利用太阳能的高活性光、具有良好沉降性能催化剂的制备与应用,已成为环境科学领域广泛关注和研究的热点课题。 采用溶胶-凝胶法制备多孔氧化钛,并耦合CdS,制备出对可见光有一定响应又易于分离的多孔耦合CdS/TiO_2催化剂。研究表明,采用煅烧—碱洗—浸渍的制备方法,CdS掺杂比例为3%,煅烧温度为700℃,煅烧时间为3h,碱洗时间为20h时,制备的多孔CdS/TiO_2催化剂性能较优。于太阳光下以溴氨酸溶液为底物,考察了光照方式、底物浓度、催化剂用量、pH值、氯化钠含量、降解时间等因素对降解过程的影响。试验表明,太阳光直射时,溶液的降解效果较好;对于30mg/L的溴氨酸溶液,催化剂的最佳用量为2g/L,最佳pH值为10,少量氯化钠的存在可提高反应体系的褪色效果,此外,当溴氨酸浓度高于50mg/L时,溶液的降解效果显著降低。多孔CdS/TiO_2催化剂的沉降性能优于P25,更易分离。溴氨酸水溶液在多孔CdS/TiO_2催化剂太阳光催化体系中降解脱色反应用L—H方程描述,反应级数为零级反应;随着初始浓度的增大,初始反应速率成增大趋势,催化剂投加量为2g/L时,反应速率最大,碱性条件下的降解反应速率较中性和酸性条件下快,少量氯化钠的存在可加快反应速率。


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