負載型TiO2-13X沸石復合光催化劑的制備及其性能研究.pdf

1、光催化反應的三個步驟分別為:光催化材料對污染物的吸附、光催化材料吸收特定波長的光能發(fā)生光催化氧化反應、降解產物從光催化材料表面脫附。光催化反應遵循Langmuir-Hinshewood準一級動力學方程，光催化降解速率快慢的一個重要影響因素是底物在催化劑表面的吸附，吸附是光催化反應的前提。將TiO2固定于多孔吸附劑材料上可提高吸附與光催化速率。沸石分子篩具有均一的、分子尺寸的孔，擁有高的比表面積和化學、熱、機械熱穩(wěn)定性，對有機物的高效吸附

2、性，是良好的吸附劑和環(huán)境友好材料。沸石分子篩可以快速有選擇性地吸附目標污染物，但是在達到吸附飽和后就不能繼續(xù)發(fā)揮作用。本文以13X沸石分子篩為載體，利用沸石和TiO2的協(xié)同作用，分別以溶膠凝膠法和固相擴散法制備出負載型光催化劑，以250 ml濃度為30 mg/L的亞甲基藍溶液為目標污染物，分別探討了不同負載量對光催化劑的光催化活性影響。主要研究內容如下:
　　首先以溶膠凝膠法分別制備出TiO2和不同TiO2含量的負載型TiO2/1

3、3X沸石復合光催化劑，對制備出的光催化劑分別進行了XRD和SEM表征。在紫外燈下以250ml濃度為30 mg/L的亞甲基藍溶液為目標污染物，分別研究了13X沸石、TiO2、TiO2/13X的去除或光催化降解性能。結果表明，制備出的TiO2粒徑約30-40nm，負載量較低時，TiO2分布于沸石顆粒的三維孔道內。TiO2含量較高時，相同質量的TiO2/13X中沸石量較小，吸附量較小，此時被吸附的亞甲基藍分子能夠被及時降解。隨著TiO2負載量

4、減小，TiO2/13X的吸附量增加，TiO2對亞甲基藍的降解速率逐漸對整個反應起主要作用。其當負載量為50％時達到最佳配比，其去除率和光催化降解率分別為74.66％和62.64％，此時TiO2/13X復合光催化劑具有最大的光催化降解速率。
　　其次以固相擴散法制備出不同德固賽P25負載量的P25/13X負載型光催化劑，對制備出的光催化劑分別進行了XRD和SEM表征，并分別研究了P25負載量、亞甲基藍溶液起始濃度、溶液PH等對光催化

5、降解效率的影響。結果表明，P25納米粒子包裹在沸石顆粒表面，使得XRD圖譜未能觀察到13X沸石特征峰。當負載量為50％時，光催化降解率為71.77％，光催化反應動力學常數(shù)為0.740，較100 mg純P25的動力學常數(shù)0.234提高了約3.158倍，具有最高的光催化活性。不同濃度下，吸附對光催化反應速率影響較小，但濃度越大，紫外光在溶液中的透過率越小，受激發(fā)產生的光生電子空穴對越少，光催化反應速率越小。在酸性條件下，P25/13X的吸附