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纳米微孔多金属氧酸盐光催化降解工业污水中有机污染物

赵晓亮  
【摘要】:制备出了一系列能在一定规模的工业污水处理中呈现稳定和较高光催化活性的新型绿色光催化材料?纳米尺寸和孔道结构氧化物负载型多金属氧酸盐,其中,有两类材料具有可见光光催化活性。与传统光催化污水处理技术相比,固体多酸光催化氧化工业污水中有机物的技术具有以下显著特点:(1)催化活性组分不改变;(2)催化剂本身为绿色环保型,不会产生二次污染;(3)几乎所有有机污染物均可用此技术降解,催化材料的光催化活性高且有机物降解完全,特别适用于工业污水中用其它方法难于完全降解的有机物;(4)操作简单、反应条件温和(常温、常压及自然酸度),还不需添加额外化学试剂;(5)部分催化剂呈现出可见光光催化活性,使光催化污水处理技术又向低能耗迈进了一步。 与国内外此领域的研究相比,主要研究成果和特色主要有以下几点。 1.采用简单的软化学手段,在放大生产规模下,制备了五类十余种新型氧化物负载型多酸光催化剂材料,其中,多酸分子与氧化物载体之间通过化学作用(酸碱或配位)相结合。这些材料包括微孔结构氧化硅负载型多酸H3PW12O40/SiO2、H4SiW12O40/SiO2和Na4W10O32/SiO2;双孔结构二氧化钛负载型多酸H3PW12O40/TiO2、H6P2W18O62/TiO2;微孔结构五氧化二钽负载型多酸H3PW12O40/Ta2O5和介孔结构有机胺配体修饰、氧化硅或二氧化钛负载型多酸[Ni(H2O)SiW11O39]6-?APS?SiO2、[Ni(H2O)PW11O39]5-?APS?TiO2和[Co(H2O)PW11O39]5-?APS?TiO2。制备过程中,重点考察了各种实验条件对多酸担载量、产物形貌和表面物理化学性质的影响,成功摸索出了在生产规模下防止多酸从载体上脱落的制备条件。 2.在一定规模下,对污水中单一有机污染物和实际工业污水进行了光催化处理,采用的光源为紫外灯或可见灯,均获得了满意的效果。 3.从以上制备的五类催化材料中筛选出了两类具有工业化应用前景的催化剂,即具有很强的紫外光光催化活性的微孔结构氧化硅负载型多酸H3PW12O40/SiO2、H4SiW12O40/SiO2和Na4W10O32/SiO2以及具有可见光光催化活性的双孔结构二氧化钛负载型多酸H3PW12O40/TiO2和H6P2W18O62/TiO2。


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