纳米TiO2光催化剂负载技术研究

纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化等环保领域具有诱人的应用前景,将其负载于一定的载体上,并设计出高效的光反应器是其实用化的关键之一.本文对纳米TiO2光催化剂负载所用载体、固定方法及其效果、相关光催化化学反应器作了综合评述.     

Decomposition of mixed plastics consisting of polypropylene and polyethylene terephthalate into oils over titania/silica catalysts

The catalytic decomposition of mixed plastics consisting of polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET) has been investigated over titania/silica catalysts at 698 K. The yield of oil produced was about 70%, and the large amounts of C₁₈₊ hydrocarbons this contained was from the aromatics in PET. Gas was also produced, including C₃–C₅ hydrocarbons. The carbon-number fractions in the oil was influenced by the PET/(PP + PET) ratios and the catalyst weight. The titania/silica catalysts could be used repeatedly, and after they had been fouled, could be regenerated. From the Fourier Transform Infrared (FT–IR) spectroscopic data of adsorbed pyridine on the catalyst surface, most of the acid sites of the titania/silica catalysts were found to be Lewis sites where the hydride abstracted from PP pyrolysates react with PET pyrolysates to form oil and gas. Received: July 19, 2000 / Accepted: October 20, 2000     

Photocatalytic degradation of the dye sulforhodamine-B： A comparative study of different light sources

The photocatalytic degradation of dye pollutant sulforhodamine-B （SRB） in aqueous titanium dioxide （TiO2） dispersions was examined under three lighting regimes： UV light （330 nm〈λ〈 380 nm）, sunlight, and visible light （λ〉450 nm）, all investigated at pH=2.5. Total organic carbon （TOC） and chemical oxygen demand （CODer） assays show that the degradation rate of SRB is much higher when irradiated with UV and sunlight compared with visible light. The temporal concentration changes of SRB illustrated a first-order reaction and the rate constant, k, is 0.197 min^-1, 0.152 min^-1, 0.027 min^-1, respectively, under the three lighting conditions. The final mineralized products were amine compounds identified by infrared spectrophotometry. When irradiated with visible light, the photocatalytic degradation rate could be improved by lowering the H2O2 concentration and inhibited by increasing the H2O2 concentration, but results contrary to the above were obtained when UV light was used for irradiation.     

Mo-Mn/TiO2催化剂的协同脱硝脱汞特性

采用浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂催化剂,研究了反应温度、HCl和SO₂对其模拟烟气协同脱硝脱汞活性的影响.研究表明,过高的反应温度不利于汞的脱除过程,过低的温度则抑制脱硝反应的顺利进行,但在200℃时可兼具最优的脱硝和脱汞效率;HCl的加入促进汞的高效氧化,却明显降低催化剂对NO的转化;而烟气中SO₂的存在对催化剂的脱硝和脱汞过程均起到抑制作用.利用XRD、H₂-TPR和XPS等表征手段对硫中毒反应前后的催化剂进行了研究.结果表明,硫酸盐在催化剂表面的不断沉积和活性组分Mn⁴⁺及化学吸附氧O_α的消耗乃是致使催化剂失活的主要原因;另外,SO₂与NH₃和Hg⁰对催化剂表面活性位点的竞争吸附,也严重抑制催化剂的脱硝和脱汞反应.Mo-Mn/TiO₂的脱硝过程是通过Mn价态之间的相互转化来完成的,其中元素Mo和O₂是其转化得以实现的助剂;Mo-Mn/TiO₂对汞的脱除以催化氧化为主,金属氧化物中的晶格氧将Hg⁰转化为HgO而被脱除.     

TiO2纳米管对水源水中MC-LR的光催化降解

采用“草酸+氟化铵”水相电解液体系通过阳极氧化法制备出了TiO₂纳米管材料,可有效光催化深度降解水源水中的微囊藻毒素（MC-LR）.结果表明,阳极氧化电压为20V、组分配比为1/12mol/L H₂C₂O₄·2H₂O+0.5wt% NH₄F、电解液pH值为4、阳极氧化时间1~2h的条件下制得的纳米管形貌最清晰,孔径为50nm左右,管长为250~600nm;催化剂经过500~600℃的温度煅烧后对MC-LR的光催化降解效率相对较高;pH值在3.5或8左右时,有利于MC-LR的光催化降解,且光化学反应符合准一级反应动力学模型;MC-LR的光催化降解机理主要包括产生的强氧化性·OH自由基对Adda支链共轭双键、Mdha氨基酸单双键以及Adda支链中甲氧基等部位的攻击氧化和肽键的水解.     

光催化氧化法降解有机磷农药的研究

本研究采用负载型TiO2膜作为催化剂降解有机磷农药敌敌畏，探讨了光催化反应时间、溶液的初始浓度对敌敌畏降解率的影响。试验表明，不同初始浓度的敌敌畏在经过90minUV／TiO2处理后，降解率都能达到90％以上，而且降解率随光照时间的增长而增加，随初始浓度的增加而降低。本研究采用毛细管柱气相色谱检测敌敌畏的剩余浓度，检出效果较好，并通过色谱图探讨敌敌畏的降解过程。     

纳米TiO2-光催化灭活水中噬菌体MS2

提出了一种简易的水中病毒灭活方法,以噬菌体MS2为模式病毒,探讨了紫外光照射时间、TiO2浓度、紫外光强度对自来水中MS2灭活效率的影响;评价了太阳光代替紫外光用于光催化灭活病毒的可行性.研究结果表明,聚乙烯(PE)材质的样品袋能更好地透过紫外光;紫外光照射6h,50mg/L的TiO2可以灭活自来水中7.95Log的MS2;紫外光强度在45μW/m2以下时,灭活率随强度的提高而增加;在溪水中,50mg/L的TiO2仅有4.87Log的灭活效率. 在太阳光下,50mg/L的TiO2在自来水和溪水中对MS2的灭活效率差异不明显,都达到了6.1Log以上,表明太阳光-TiO2灭活水中的病毒可行且高效.     

微波Sol-Gel制备TiO2的研究及其对活性艳红X-3B的降解

采用微波Sol-Gel法在石英表面制备了负载型TiO2光催化剂,通过紫外吸收光谱和X衍射分析表征了TiO2溶胶的变化过程及锐钛型TiO2的生成。以活性艳红X-3B为模拟污染物进行光催化降解,探讨了微波功率、反应温度和反应时间对微波Sol-Gel法制备TiO2光催化活性的影响。由因素试验确定了最佳工艺条件:微波功率400W,反应温度90℃,反应时间2min。在此条件下制备的TiO2催化剂对活性艳红X-3B溶液进行光催化降解,反应30 min的脱色率达93%,TOC去除率为55%。采用中空纤维膜三相液相微萃取-毛细管电泳(HF-LLLME-CE)联用技术对降解生成的小分子有机物进行了测定。     

二氧化钛/累托石制备及其光催化性能研究

以累托石和四氯化钛为原料制备了二氧化钛／累托石复合材料,考察了各种制备条件如灼烧温度、复合反应温度、HCI／TiCl4等对光催化性能的影响。X射线衍射及红外光谱对材料的分析表明,反应中发生了聚合钛离子与累托石中阳离子的交换反应。酸性红B水溶液的脱色效率的结果表明,不同实验条件对复合材料的光催化性能都有不同程度的影响。初步探讨了影响光催化性能的机理及材料制备的最佳条件。