摻雜透輝石的光催化性能研究.pdf

1、本文以含鈦高爐渣中主要礦物之一的透輝石為研究對(duì)象。采用燒結(jié)合成法制備透輝石，探討了透輝石在暗反應(yīng)條件下吸附亞甲基藍(lán)的特性，評(píng)價(jià)了純透輝石的光催化活性，考察了金屬離子對(duì)透輝石的摻雜改性，初步研究了透輝石光催化降解亞甲基藍(lán)反應(yīng)機(jī)理。通過(guò)對(duì)含鈦高爐渣中主要礦相之一的透輝石研究，進(jìn)一步探究含鈦高爐渣的光催化性能，為含鈦高爐渣運(yùn)用于光催化材料的研究提供理論基礎(chǔ)，對(duì)含鈦高爐渣的生態(tài)化利用具有重要意義。
　　應(yīng)用CaCO3，MgO和SiO2為原

2、料，采用燒結(jié)的合成方法制備透輝石(MgO·CaO·2SiO2)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，獲得透輝石合成的最佳溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:通過(guò)XRD、SEM、FT-IR、UV-vis分析可知，在焙燒溫度1400℃、焙燒時(shí)間3h條件下，能夠制備出純透輝石。
　　初步探討了透輝石在暗反應(yīng)條件下吸附亞甲基藍(lán)的特性，分析了透輝石投加量對(duì)其吸附亞甲基藍(lán)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:透輝石對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附比較符合Lungmuir型吸附等溫式，飽和吸附量為0.835mg/

3、g，透輝石對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附是化學(xué)吸附，亞甲基藍(lán)在吸附過(guò)程中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。吸附在0.5h內(nèi)達(dá)到吸附/脫附平衡，亞甲基藍(lán)溶液濃度為5mg·L-1時(shí)，吸附去除率可達(dá)31％。
　　研究了作為光催化標(biāo)的物的亞甲基藍(lán)特性，分別測(cè)定了亞甲基藍(lán)的吸收曲線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，并測(cè)定了亞甲基藍(lán)自身在紫外光下降解的情況。結(jié)果表明:亞甲基藍(lán)在紫外光照時(shí)間1h以?xún)?nèi)，光催化降解速率較快，當(dāng)光照時(shí)間為1h，降解率為12％。在1h之后，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，亞甲基藍(lán)自身

4、紫外光光催化降解速率很慢，降解率基本保持不變，維持在12％左右。
　　通過(guò)對(duì)于合成純透輝石的研究，了解它是否具有光催化性能。結(jié)果表明:合成透輝石礦物對(duì)亞甲基藍(lán)具有光催化降解效果，加入0.3g透輝石在紫外光(365nm)下照射4h可使初始質(zhì)量濃度為5mg/L并達(dá)到吸附平衡后的亞甲基藍(lán)溶液降解28％，除去紫外光照射對(duì)亞甲基藍(lán)的降解作用后仍可達(dá)16％;通過(guò)本實(shí)驗(yàn)研究，透輝石具有一定的光催化性，但純的合成透輝石光催化效率較低。
　　

5、Fe3+摻雜透輝石的改性實(shí)驗(yàn)中，主要考察了摻雜量對(duì)透輝石光催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:利用浸漬焙燒的方法制備的合成產(chǎn)物為含鐵透輝石，是鐵元素取代透輝石中元素形成的;通過(guò)對(duì)不同F(xiàn)e3+摻雜量下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解實(shí)驗(yàn)知，隨著Fe3+摻雜量的增加，摻雜后的透輝石的光催化能力提高，當(dāng)Fe3+摻雜量在1.848％時(shí)，光催化的能力達(dá)到最強(qiáng)，降解效果最好能達(dá)到91％，繼續(xù)提高Fe3+摻雜量，光催化效果降低。
　　鈦摻雜透輝石的改性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: