本文關鍵詞：無機陰離子—板鈦礦、磷酸鈷—銳鈦礦光催化氧化水中有機物及其反應機理　出處：《浙江大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：三十多年來,半導體光催化技術降解和消除有機污染物的研究持續(xù)發(fā)展。在眾多的半導體光催化劑中,TiO_2因其高效、穩(wěn)定、價廉、無毒等優(yōu)點而仍然受到廣泛的關注。但是,半導體的光生載流子極易復合,導致量子效率普遍較低,而難以滿足實際應用的需求。本論文主要采用四種無機陰離子修飾板鈦礦、采用磷酸鈷修飾銳鈦礦,顯著地提高了TiO_2光催化降解水中有機物的效率,并提出了相應的反應機理。具體內(nèi)容分為以下兩個部分：第一部分,首次考察了PO_4~(3-)、F~-、B_4O_7~(2-)、SO_4~(2-)四種陰離子對板鈦礦光催化性能的影響。采用水熱法,合成板鈦礦型TiO_2；通過弱吸附的苯酚和強吸附的2,4-二氯苯酚在水中的降解反應,評價半導體的光催化活性。研究發(fā)現(xiàn),這四種陰離子均能顯著地促進板鈦礦光催化降解有機物,這種陰離子效應與陰離子的濃度、溶液的初始pH值有關。進一步研究發(fā)現(xiàn),只有吸附在TiO_2表面的陰離子才能促進苯酚的光催化降解。此外,這些陰離子也都能促進TiO_2光催化產(chǎn)生香豆素捕獲的OH自由基。但是,這些陰離子抑制TiO_2吸附水中O_2和H_2O_2,從而減慢了TiO_2光催化還原O_2和分解H_2O_2。第二部分,系統(tǒng)地研究了磷酸鈷(CoPi)對銳鈦礦TiO_2光催化氧化水中有機物的影響。采用光催化沉積法,分別制備負載CoPi的TiO_2 (CoPi/TiO_2)、負載Pt的TiO_2(Pt/TiO_2)、負載CoPi的Pt/TiO_2(CoPi/Pt/TiO_2);通過苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚在pH 7.0的0.1MK3PO4緩沖液中的降解反應,評價這些催化劑的光催化活性。對于所有反應,CoPi/TiO_2、Pt/TiO_2的活性都分別低于和高于TiO_2。對于光催化降解較強吸附的4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚,CoPi/Pt/TiO_2的活性高于Pt/TiO_2;而對于光催化降解較弱吸附的苯酚,CoPi/Pt/TiO_2的活性低于Pt/TiO_2。在光催化還原O_2生成H_2O_2的過程中,這些催化劑的相對活性與光催化氧化2,4-二氯苯酚的相對活性一致。但是,當水溶液中沒有K_3PO_4時,CoPi/Pt/TiO_2光催化降解2,4-二氯苯酚的活性反而低于Pt/TiO_2和TiO_2,歸因于CoPi/Pt/TiO_2光腐蝕產(chǎn)生了有害的Co~(2+)離子。因此,本文提出,CoPi中CoⅡ/Ⅲ被TiO_2光生空穴氧化而生成的CoⅣ束縛于固體表面,而且壽命很短。它只能在Pt(電子轉(zhuǎn)移催化劑)和磷酸根(CoPi修補劑)同時存在時,與較強地吸附于固體表面的有機底物發(fā)生反應。此外,CoPi參與的空穴轉(zhuǎn)移與Pt參與的電子轉(zhuǎn)移之間存在相互的促進作用,這將提高TiO_2光生載流子的分離效率,顯著地加快有機物的氧化和O_2的還原。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O643.3;O644.1

【參考文獻】

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1 范少華,崔玉民;光催化技術在污水處理方面的應用[J];化工進展;2002年05期

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本文編號：1317569