鍶摻雜磁性二氧化鈦光催化劑的制備及其對BPA的降解.pdf

1、隨著國內(nèi)工業(yè)化的粗放式發(fā)展和社會的迅速發(fā)展，工業(yè)及城市廢棄物排放的增加，水體污染的問題日益突出。一些微量的難降解有機(jī)污染如 EDCs、POPs、PPCPs等不能夠被常規(guī)傳統(tǒng)的水處理系統(tǒng)有效去除，隨著污水的大量排放進(jìn)入天然水體，對人類的生存造成了潛在的威脅。傳統(tǒng)的處理污水技術(shù)不同程度上均存在見效慢、凈化不徹底、容易產(chǎn)生二次污染等弊端。目前所有可利用的納米半導(dǎo)體光催化材料中，納米二氧化鈦光催化材料由于其具有良好的光催化效果、降解速度快、化學(xué)

2、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究用于處理廢水。然而粉末狀的 TiO2光催化劑的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用于處理污水，還需解決三大問題：（1）太陽能利用率較低。雖然TiO2對光較為穩(wěn)定，但是其帶隙能為Eg=3.2eV，只能利用太陽光中的紫外線部分；（2）光生電子與空穴容易復(fù)合，且量子產(chǎn)率較低，難以適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)處理；（3）光催化劑粒徑小，難以再回收利用。本論文針對目前 TiO2光催化劑在實(shí)際應(yīng)用中存在的三大問題，對 TiO2光催化劑進(jìn)行了改性研究，以內(nèi)

3、分泌干擾素BPA為目標(biāo)污染物，測試改性后光催化劑的光催化活性和回收性能。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、本論文采用溶膠-凝膠法合成了Sr摻雜改性磁性的TiO2光催化材料，利用鎳鋅鐵氧體的磁性分離回收光催化劑。制備過程中采用淀粉為添加劑以減小晶體粒徑，增大材料的比表面積。并利用了FESEM、HRTEM、XRD、BET、UV-vis、VSM等儀器方法對其晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和光化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行了表征。FESEM和HRTEM圖譜顯示出制備的光催

4、化材料顆粒呈球狀，粒徑約18nm。XRD分析顯示合成的為一種 TiO2/Ni0.6Zn0.4Fe2O4復(fù)合光催化材料，存在銳鈦礦相的 TiO2和Ni0.6Zn0.4Fe2O4納米材料。對比分析FESEM圖、HRTEM圖和N2等溫吸附線等數(shù)據(jù)顯示，由于淀粉的加入，合成的TiO2/Ni0.6Zn0.4Fe2O4復(fù)合光催化材料的粒徑得到了有效的控制。UV-vis數(shù)據(jù)顯示所有樣品在可見光譜區(qū)都有較高的吸收性能。
　　2、以內(nèi)分泌干擾素BP

5、A為目標(biāo)污染物，測試了合成的TiO2/Ni0.6Zn0.4Fe2O4復(fù)合光催化劑在可見光和紫外光下對BPA的降解效率，并考察了溶液起始pH值對復(fù)合光催化劑降解BPA的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，紫外光照射下，反應(yīng)3h后，BPA即幾乎被完全降解；當(dāng)硝酸鍶與淀粉的質(zhì)量比為0.05:1.0時(shí)制備的復(fù)合光催化在紫外燈下具有最高的光催化活性。而在可見光照射下，反應(yīng)4h后，84％的BPA被移除完。當(dāng)硝酸鍶與淀粉的比例為0.02:0.5時(shí)，制備的復(fù)合光催化劑

6、在可見光下的光催化性能最高。無論在可見光下還是在紫外光下，合成的復(fù)合光催化劑對比商業(yè)化二氧化鈦P25復(fù)合光催化劑都顯示出提升的光催化活性。測試反應(yīng)液的起始pH對復(fù)合光催化劑降解BPA的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較高和較低的pH值都可以促進(jìn)TiO2對BPA的光催化降解，提高光催化活性。在光催化反應(yīng)過程中，反應(yīng)液的pH值隨著反應(yīng)物濃度的減小而緩和成中性狀態(tài)。
　　3、磁強(qiáng)計(jì)測試數(shù)據(jù)顯示當(dāng)硝酸鍶與淀粉的比例為0.2:10時(shí)，制備的復(fù)合光催化劑

7、樣品飽和磁化強(qiáng)度（Ms）為19.04 emu/g，可以利用磁場對光催化劑進(jìn)行磁性分離，方便、快捷，表現(xiàn)出可靠地分離回收性能。重復(fù)利用率測試結(jié)果顯示：紫外光下，回收重復(fù)使用3次后的降解效率能達(dá)到84%，而在可見光下，回收重復(fù)使用3次后的降解效率能達(dá)到78%。利用鎳鋅鐵氧體的磁性來改性TiO2光催化劑使其具有磁性，再用磁場來分離回收納米級 TiO2光催化劑可以有效的減少納米級TiO2對環(huán)境生物的毒理學(xué)效應(yīng)，還可以重復(fù)利用制備的TiO2/Ni