表面多孔{001}晶面暴露二氧化钛薄膜光催化降解止痛灵研究
详细信息 查看官网全文
- 论文作者：徐同舟 ; 郑红 ; 张彭义
- 年：2015
- 作者机构：中国地质大学(北京)材料科学与工程学院;清华大学环境学院;
- 论文关键词：多孔材料 ; {001}晶面 ; 二氧化钛薄膜 ; 光催化 ; 止痛灵
- 会议召开时间：2015-11-20
- 会议录名称：第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快速发展的环境催化与环境材料会议论文集（NCECM 2015）
- 语种：中文
- 分类号：O643.3;X703
- 学会代码：ZGHY
- 会议名称：第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快速发展的环境催化与环境材料
- 会议地点：中国湖南长沙
- 主办单位：中国化学会催化委员会
- 学会名称：中国化学会
- 页数：1
- 文件大小：553k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
作为目前研究最广泛的半导体氧化物之一,TiO_2具有稳定的物理化学性质,无毒、价廉、生物相容性好、光催化活性高、使用寿命长、易获得等优点,同时研究表明{001}晶面暴露的锐钛矿型TiO_2相比于热力学上更稳定的{101}晶面暴露的TiO_2具有更高的光催化活性。利用钛片作为钛源和基板将二氧化钛颗粒生长固定在钛片表面形成薄膜,既可解决催化剂粉末难于分离回收等问题,同时由于{001}晶面暴露率高,可使二氧化钛的催化活性得到提高。近些年,药品及个人护理产品(PPCPs)作为一种新兴污染物,其在水环境中的出现受到人们的重视。本文通过水热合成,在钛片基体上制备出表面多孔{001}晶面暴露的二氧化钛薄膜,采用FE-SEM,HR-TEM,XRD,XPS等测试手段对制备的材料进行了表征。光催化降解水中低浓度止痛灵的实验结果表明,在波长为254nm紫外光照射下,表面多孔{001}晶面暴露二氧化钛薄膜比表面无孔{001}晶面暴露二氧化钛薄膜和P25(涂层在钛片表面)表现出更高的光催化活性。在实验的止痛灵浓度范围内,光催化反应符合L-H动力学,随着止痛灵浓度的降低,光催化反应速率增大。动态光催化实验结果表明,制备的表面多孔{001}晶面暴露的二氧化钛薄膜在UV光下停留时间为20min时连续动态降解0.5ppm的止痛灵47天,去除率始终保持在60%,具有良好的光催化稳定性和使用寿命,水质(高纯水、去离子水、自来水)对其光催化降解影响不大。对比真空紫外(VUV)下动态降解0.02ppm和0.5ppm止痛灵,发现催化剂的作用随着止痛灵浓度的降低而减弱。为了提高对低浓度止痛灵的降解效率,考虑传质对催化剂的影响,通过改变雷诺数(Re)来改变流动状态从而增加污染物与催化剂的接触几率,结果表明催化剂的作用得到明显提高,在反应进行30min时,随着雷诺数由324增大到1632,止痛灵降解率由84%增加到97%,120min时达到平衡。
引文