二氧化鈦納米管的制備及光催化降解亞甲基藍(lán)的研究.pdf

1、納米TiO2對諸多環(huán)境污染物有顯著的光催化降解作用，光催化已發(fā)展成為新型的環(huán)境污染治理技術(shù)。作為光催化技術(shù)的核心，提高TiO2的光催化活性和對光的利用率是當(dāng)前光催化研究中最重要的研究課題。
　　 本文采用陽極氧化法制備出納米管二氧化鈦光催化劑，利用場發(fā)射掃描電鏡、X射線衍射法、紫外-可見分光光度法，電化學(xué)分析儀等技術(shù)對催化劑進(jìn)行表征，對比了四種不同電解液制備出催化劑的表面形貌以及光催化性能。對人工配制的模擬亞甲基藍(lán)廢水進(jìn)行紫外光

2、催化降解實(shí)驗(yàn)，研究了光催化劑的性能和影響因素，并進(jìn)行了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究。
　　 研究了在四種電解液體系中對Ti進(jìn)行陽極氧化制備TiO2納米管，四種電解液分別是氟化銨+硫酸銨+水(電解液A)；氟化銨+硫酸銨+乙酸+水(電解液B)；氟化銨+硫酸銨+甘油+水(電解液C)；氫氟酸十二甲基亞砜+乙醇(電解液D)。研究發(fā)現(xiàn)納米管的形成取決于孔底的電化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)溶解速率之間的平衡。在電解液A中，當(dāng)氧化電壓為10 V、pH=3.3、氧化時(shí)

3、間60min時(shí)制備的納米管管徑平均為74nm；在電解液C中，當(dāng)氧化電壓為20 V、pH=6.8、氧化時(shí)間60min時(shí)制備的納米管管徑平均為60nm。
　　 在400～700℃下對催化劑進(jìn)行了煅燒，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過600℃煅燒后催化劑的光催化性能最好，此時(shí)TiO2的晶型為少量銳鈦相與金紅石相的混合狀態(tài)。利用陽極氧化法制備二氧化鈦納米管能夠有效的抑制晶粒的生長，光催化劑在紫外光區(qū)的吸光性增強(qiáng)，且發(fā)生微少紅移，同時(shí)在可見光區(qū)的吸光性也有所增強(qiáng)

4、。TiO2的吸收帶邊拓展至415 nm，禁帶寬度為2.99eV。具有良好形貌的納米管二氧化鈦同時(shí)具有良好的紫外和可見光吸收能力。
　　 光催化降解亞甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度為10mg/L，pH=6時(shí)，500℃下煅燒的催化劑光催化活性最佳，光照30min亞甲基藍(lán)的降解率達(dá)到89.98％。TiO2納米管光催化劑可重復(fù)使用。研究了光催化降解亞甲基藍(lán)的動(dòng)力學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)該降解反應(yīng)符合一級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征，反應(yīng)速率常數(shù)為0.0