掺杂过渡金属离子的纳米二氧化钛光催化氧化对氯苯酚的研究.pdf

维普资讯 化 工 环 保 2003年4月 ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY 第23卷第2期 掺杂过渡金属离子的纳米二氧化钛光催化 氧化对氯苯酚 的研究 赵德明，汪大翠，史惠祥，颜晓莉 (浙江大学 环境工程系，浙江 杭州 310027) [摘要]以掺杂过渡金属离子Fe”的纳米 TiO 为光催化剂，以高压汞灯为光源，研究了对氯 苯酚在水悬浮溶液中的降解，考察了对氯苯酚的初始浓度、气相氧浓度、催化剂投加量、光强对 对氯苯酚光解速率的影响。通过试验发现 ，光强、气相氧浓度以及催化剂投加量是影响光催化 氧化反应的关键因素。采用掺杂过渡金属粒子Fe3 的纳米Tio2为光催化剂比采用纯纳米 TiO 为光催化剂对氯苯酚降解率提高了近 I．4倍。 [关键词]光催化氧化 ；对氯苯酚；铁；纳米二氧化钛 ；废水处理 [中图分类号]X783 [文献标识码]A [文章编号]1006—1878(2003)02-0075-05 近年来，TiO 光催化性能 Et益受到人们 的重 围。FeO 作为一种半导体材料，具有较窄的禁带 视。由于TiO 具有 良好的化学稳定性、抗磨损性、 宽度 (Eg2．2eV，A--563mu )，其吸收光谱与太阳 低成本以及可直接利用太阳光等优点，因而在光电 能光谱较为匹配，可 以直接利用太 阳能。但是， 转换、化学合成以及光催化氧化环境污染物等方面 FeO，空穴的寿命短 ，易发生光腐蚀_5；故将 FeO， 具有广阔的应用前景 ¨．2。但 由于 TiO 光催化剂 和TiO 的优点结合起来 ，用 Fe¨或者 FeO，改性 带隙较宽 ( =3．2eV，A=387nm)，只有在A小于 TiO 备受关注 。本研究将着重研究以掺杂过 387ilia的紫外光激发下，价带电子才能跃迁到导带 渡金属离子 Fe¨的纳米TiO 为光催化剂，以对氯 上形成光生电子和空穴分离。而且，由于光激发产 苯酚为典型污染物，考察与反应速度有关的因素 ，以 生的电子和空穴的复合，导致光量子效率很低。为 探索提高反应速度的途径。 克服这些缺点，人们采取多种手段对 TiO 进行改 性 ，在作为n型半导体的TiO 中掺人P型半导体， 1 试验部分 其中包括贵金属修饰、半导体复合、染料敏化和过渡 金属离子的掺杂等 J，以便改进 TiO 光催化剂的 1．1 掺杂改性纳米TiO：复合微粒的制备 禁带宽度 ，使反应的响应光谱向可见光扩展 ，并且有 取 17．02mL钛酸丁酯和4．08mL二乙醇胺加 效地抑制 电子一空穴的复合，提高半导体的光催化效 率 。 过渡金属离子掺杂可在 TiO 品格中引入缺陷 [收稿 日期]2002-04-25．[修订日期]2002-05-08 [作者简介]赵德明(1976一)，男，山东省泰安市人 ，浙江大 位置或者改变结晶度，从而影响电子与空穴的复合； 学环境工程系2001级博士研究生，主要从事废水治理技术 某些金属离子的掺人还可以扩展光吸收波长的范 的研究。 Abstract：A new technologycomposedofdistillation andcatalyticpyrolysisandacatalystLZ一1ared