可見光催化薄膜復合體系應用于懸浮玻璃珠光催化反應器的研究.pdf

1、半導體光催化作為一種新興技術，意在將綠色太陽能轉(zhuǎn)化成化學能、電能等，以解決全球能源危機、凈化環(huán)境，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。目前已開發(fā)出多種新型光催化劑應用于染料廢水的凈化，但是研究工作仍主要圍繞粉體光催化劑的制備。而開發(fā)出有效的的工藝以固定光催化劑并設計高效光催化反應器以克服粉體光催化劑不易分離、難回收等不利因素是實現(xiàn)光催化的大規(guī)模應用的關鍵問題。本文采用溶膠凝膠法在空心輕質(zhì)玻璃珠表面涂鍍不同光催化薄膜，應用于懸浮玻璃珠光催化反應器中以處

2、理模擬染料廢水。玻璃球表面形成的可見光催化薄膜厚度均勻，催化活性高;采用在溶液底部鼓泡的方式推動懸浮玻璃珠勻速轉(zhuǎn)動，使得染料廢水在催化劑薄膜表面形成均勻的液膜以充分吸收照射光，克服了染料廢水對光的屏蔽作用。本文采用的鍍膜工藝簡單易行，所設計的光催化反應器可高效利用光照，為設計新型光催化反應器拓展了思路。在優(yōu)化反應器參數(shù)的基礎上，本文著重針對TiO2光催化薄膜的光吸收范圍窄（僅能吸收紫外光）、對反應物的吸附性能弱等問題開展了如下研究工作:

3、
　　 (1) Bi2O3/TiO2光催化薄膜應用于懸浮玻璃珠光催化反應器降解染料廢水的性能
　　 采用溶膠凝膠法在空心輕質(zhì)玻璃珠表面形成均勻穩(wěn)定的Bi2O3/TiO2光催化薄膜，應用于懸浮玻璃珠光催化反應器中以處理甲基橙模擬染料廢水。Bi2O3的修飾顯著增強了催化劑對光的利用率，實現(xiàn)了可見光響應，提高了降解效率。采用從溶液底部鼓泡以推動懸浮的玻璃珠勻速轉(zhuǎn)動的方式，使得甲基橙溶液在催化劑表明形成均勻的液膜以高效利用照射光

4、，避免了染料對光的屏蔽作用。研究表明，Bi2O3含量為1.0 mol％、氣速為0.47 m/s時，光催化活性最佳。多次使用后催化劑薄膜仍保持穩(wěn)定的催化活性。
　　 (2) Ag-AgCl/BiOCl光催化劑膜應用于懸浮玻璃珠光催化反應器及性能研究
　　 本文旨開發(fā)新型高效非鈦可見光催化薄膜，采用液相沉積法制備了Ag-AgCl/BiOCl薄膜。采用FESEM、XRD和UV-vis DRS等測試手段對材料進行了表征。結果表明

5、，獲得的Ag-AgCl/BiOCl薄膜表面均勻，原位引入的Ag粒子的等離子共振效應使得薄膜材料的可見光吸收性能獲得很大提高。將該薄膜應用于懸浮型反應器，對羅丹明B、甲基橙、對氯苯酚等具有優(yōu)異的降解性能。同時該催化劑薄膜性能穩(wěn)定，可多次重復使用。
　　 (3) Bi2O3/TiO2@SiO2協(xié)同吸附-降解體系應用于懸浮玻璃珠光催化反應器的研究
　　 通過分步鍍膜的方法開發(fā)出具有吸附-光催化協(xié)同作用的Bi2O3/TiO2@S