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纳米TiO_2基光触媒的可控制备及降解有机废水研究

徐建春  
【摘要】:半导体光催化降解有机废水作为一种有潜力的高级废水氧化技术,要实用化必须解决的两个主要问题是提高量子效率和有效利用可见光。 本文针对如何有效提高量子效率问题,以光催化降解阳离子艳红模拟染料废水为模型反应,着重对纳米TiO_2的可控制备、纳米TiO_2与半导体SiO_2复合及贵金属Ag修饰改性进行了研究。并对阳离子艳红溶液的光催化降解规律进行了一定的探索,为光催化技术实用化奠定基础。 受控水解法制备纳米TiO_2研究:以钛酸丁酯为原料,强酸性为水解控制条件,采用水解沉淀法制备了TiO_2,相关表征表明所制备TiO_2为纳米微粒:该TiO_2催化剂对阳离子艳红具有很高的降解活性,在同样的光降解条件下,其一级光催化速率为商品纳米TiO_2的2.34倍;通过400℃焙烧再生处理,其催化活性可完全恢复。本制备方法工艺简单、成本低廉,产品的粒径、晶型可控,具有较好工业应用前景。 纳米TiO_2与半导体SiO_2复合研究:使用H_2O_2络合凝胶法制备TiO_2与SiO_2的复合微粒,考察制备条件如焙烧温度、微波处理及SiO_2掺入量对TiO_2/SiO_2复合微粒光催化活性的影响。实验表明:掺入SiO_2后TiO_2表现出良好的抗烧结性能,使用H_2O_2络合凝胶法制备SiO_2的最佳掺杂量为25 mol%,微波处理可有效缩短热处理晶化的时间。 贵金属Ag修饰改性研究:考察了Ag的引入方式、Ag的价态、Ag与SiO_2相互作用及焙烧温度等对Ag/TiO_2/SiO_2复合微粒光催化活性的影响。实验表明,经H_2还原后Ag/TiO_2/SiO_2复合微粒,有更好的光催化活性,不同的SiO_2含量将影响Ag的最佳含量,Ag最佳含量与SiO_2含量呈负相关关系。引入Ag后,TiO_2/SiO_2的抗烧结能力变差。对比TiO_2、


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