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光降解改性纳米二氧化钛农药载体与其制剂的研究

阎建辉  
【摘要】:化学农药自上世纪三十代问世以来,为人类的粮食生产和有害生物的防治作出了有益的成就,同时也带来一些负面效应。随着科学技术的发展,有害生物控制手段将越来越多,其负面效应也越来越严重,研发绿色农药及其制剂是目前广大科研人员工作的焦点。这主要涉及到超高效、低毒(或无毒)、低残留,对环境无污染的化学农药的研究,其中光降解绿色纳米农药是重要的方向。本文主要开展了光降解源纳米农药载体的制备,对光降解源改性以提高其光催化活性,进行了光降解源载体有机物表面修饰以提高对农药的吸附性能。同时也开展了纳米农药制剂的制备,制剂的生物活性及在土壤和植物中的残留毒性等方面研究: 采用水解-溶胶的方法,以Ti(SO_4)_2为原料,在一定温度下直接水解、胶溶、加入晶种、熟化,制备出单分散性、热稳定性良好,平均粒径在22nm左右,比表面积在80 m~2·g~(-1)以上的TiO_2纳米微粒。研究了Ti(SO_4)_2溶液浓度,水解时间,晶种的加入和焙烧时间、温度等因素对纳米微粒粒径及团聚的影响。对所制的纳米TiO_2进行了碱土金属氧化物复合,Mg、Ca、Sr、Ba氧化物的最佳复合摩尔百分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、1.5%,pH值和氧化剂的加入对有机物的降解率有较大的影响。最佳光催化活性下TiO_2的晶格参数随复合Ca、Sr、Ba、Mg氧化物而降低,与太阳光下复合催化剂降解活性一致。经紫外光、太阳光照射的实验表明,除掺Mg外,其它三种复合催化剂对甲基橙降解率比纯TiO_2增加10%左右。 用H_2气还原法制备了表面沉积Ag的纳米TiO_2光降解源载体,通过对样品分析表明金属Ag在TiO_2表面呈细小而均匀的分布,UV-Vis光谱的吸收阈值显著红移。Ag的最佳沉积量(0.25%摩尔百分数)远小于其它研究方法,在紫外光降解反应中,催化剂用量为1.25g·L~(-1)时对甲基橙降解率最高。与纯TiO_2相比,在太阳光照射下,Ag/TiO_2对甲基橙降解活性提高2倍以上。理论分析表明,甲基橙分解反应能较好的符合一级反应动力学,Ag沉积能够影响TiO_2的表面性质、电子性质进而改善其光催化活性。 用溶胶-凝胶法制备了非金属硼氧化物掺杂TiO_2光降解源。以二甲酚橙水溶液的光催化脱色反应系统考察了制备条件、光催化反应条件下掺硼TiO_2光降解源的活性。当B_2O_3∶TiO_2质量百分数比为2.5∶100,700℃煅烧1h时,掺硼TiO_2光催化剂的活性最好,比纯TiO_2


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