紫外可見上轉(zhuǎn)換劑-TiO2光催化劑降解海洋石油污染的研究.pdf

1、伴隨著科技的不斷進(jìn)步，對于海洋石油的開采和利用也在逐年增長，隨之海洋石油污染也很嚴(yán)重。目前國內(nèi)外的大多學(xué)者利用光催化技術(shù)處理海洋石油污染。
　　本文研究了氟化物、氧化物將可見光轉(zhuǎn)換成紫外光的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料并與TiO2復(fù)合的方法對其進(jìn)行改性，并對用溶膠-凝膠法、共沉淀法分別制備的CaF2（Er3+）/TiO2和ZrO2(Er3+)/TiO2復(fù)合光催化劑處理海洋石油的污染。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）通過燃燒法制備了CaF2(

2、Er3+)上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，在此基礎(chǔ)上利用溶膠-凝膠法將上轉(zhuǎn)換材料與TiO2進(jìn)行復(fù)合，并通過XRD和SEM等技術(shù)手段對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索，確定了催化劑的晶型、形貌和粒徑。利用自制光催化反應(yīng)器研究了該催化劑在紫外-可見光下對柴油的降解能力及相關(guān)因素對降解性能的影響。通過SEM和XRD等技術(shù)手段對CaF2（Er3+）/TiO2復(fù)合光催化劑進(jìn)行表征，顯示所制備材料微粒分布均勻、大部分為呈球形形狀，復(fù)合光催化劑的粒徑在10-50nm范圍內(nèi)。所制

3、備的正交試驗(yàn)確定 CaF2（Er3+）/TiO2復(fù)合光催化劑光催化降解海洋柴油污染的優(yōu)化條件為：當(dāng)復(fù)合光催化劑的投加量在0.8g/L，柴油的濃度為10mg/L，摻雜比為15％的復(fù)合光催化劑，調(diào)整溶液的pH值為7時(shí)，反應(yīng)2.5小時(shí)，CaF2（Er3+）/TiO2光催化劑有效處理柴油的效率為88.85%。正交試驗(yàn)表明影響先后順序?yàn)橥都硬裼土?催化劑投加量>pH>反應(yīng)溫度>催化劑摻雜比。
　　（2）通過用共沉淀法制備了ZrO2(Er3+

4、)/TiO2復(fù)合光催化劑，ZrO2(Er3+)的摻雜量為10、20、30、40、50%來制備不同的光催化劑。通過XRD和SEM等技術(shù)手段對其表征，結(jié)果是上轉(zhuǎn)換材料微?；境是蛐?，分布較均勻，分散性好，結(jié)晶度較高，平均粒徑為29.73nm。研究復(fù)合光催化劑摻 ZrO2(Er3+)量、柴油的初始濃度、催化劑的投加量、pH值和反應(yīng)時(shí)間等單因素對降解柴油的影響。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)柴油的初始濃度為0.20g/L、反應(yīng)時(shí)間為2.5h、ZrO2(Er

5、3+)摻雜量為40%、ZrO2(Er3+)/TiO2復(fù)合光催化劑的投加量0.8g/L和pH值為7時(shí)，柴油去除率能達(dá)到近87.74%。通過極差分析可知，五個(gè)因素對納米 ZrO2(Er3+)/TiO2復(fù)合光催化氧化降解柴油的影響程度大小排序?yàn)椋悍磻?yīng)時(shí)間＞柴油初始濃度＞pH＞投加量＞摻雜比。其中 ZrO2(Er3+)/TiO2摻雜比和投加量對光催化降解柴油反應(yīng)的影響效果相差不多，沒有顯著差異。
　　（3）采用共沉淀法制備上轉(zhuǎn)換材料 Zr

6、O2(Er3+)/TiO2復(fù)合光催化劑，考察光催化劑的投加量、柴油初始濃度、不同摻雜比的催化劑和pH值的因素對反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響，用所得數(shù)據(jù)對光催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，可知反應(yīng)為一級反應(yīng)。
　?。?）采用共沉淀法制備上轉(zhuǎn)換材料的摻雜比為30%的ZrO2(Er3+)/TiO2復(fù)合光催化劑，通過偶聯(lián)劑法成功制成漂浮型的光催化劑/聚丙烯多面球。光催化劑粉末都可在可見光下對柴油進(jìn)行降解，在光照8.0小時(shí)后，漂浮型光催化劑對柴油的總?cè)コ试?