二氧化钛复合催化剂协同硫酸根自由基类Fenton体系光催化降解壬基酚的研究

1、二氧化钛复合催化剂协同硫酸根自由基类Fenton 体系光催化降解壬基酚的研究壬基酚(Nonylphenol,NP ),是合成壬基酚聚氧乙烯醴(简称 NPE表面活 性剂的工业原料。也是环境内分泌干扰物(EEDS的一种，可以干扰生物体内分 泌系统的正常运转, 甚至会毒害其生命。本文以NP为研究对象，探讨了改性TiO₂自身的吸附性能及其对NP的降解催化性能。TiO₂的改性采用了 “溶胶-凝胶”法，制备了 TiO₂掺杂Co及TiO<sub>2</s

2、ub>负载Ag两种催化齐1J ,通过两种催化 剂对NP的光催化降解，分析了掺杂量、负载量、溶液初始浓度、催化剂的投入量 等因素对催化性能的影响; 同时 , 还进行了两种复合催化剂协同硫酸根自由基类Fenton体系遮光暗反应及光催化降解 NP的研究，得出如下结论：(1) NP溶液的 初始浓度对其降解效率影响不明显;NP的降解率随着TiO₂投加量增 大而增大，其中TiO₂投加量为0.10g时降解率最大，为76.7%;当NP 溶液初始浓度为30mg/L时，降解效果最好；在催化剂的作用下，表现为NP的吸附

3、 作用不明显, 最大吸附率为9.4%。(2)以 1%Co-TiO<sub>2</sub功例,XRD结果显示,TiO₂ 向锐钛 矿型晶体转变是由Co掺杂导致，光催化性能增强；其$£源征结果显 示 ,Co-TiO₂ 催化剂粉末存在部分团结现象, 外貌基本相同, 呈椭圆球型的形貌。Co-TiO₂催化剂的颗粒粒径大约在495nm左 右 ;UV-Visible DRS 表征结果显示,Co-TiO₂

4、; 禁带宽度比TiO₂理论上的禁带宽度有所减少。这使得长波较长的光子也能被吸收，提高了 TiO₂自身对太阳光 的利用率。当Co掺杂量为1.5%(摩尔百分比)时，溶液中NP的降解率达到了 82.9%;当 Ag 的负载量为1%(摩尔百分比)时, 光催化性能最好, 降解率高达85.5%。(3) Co-TiO₂催化剂投加量对NP的降解产生影响：当0.5%Co-TiO₂、 1.0%Co-TiO<sub>2<

5、;/sub>、 1.5%Co-TiO₂ 催化剂用量为0.01g时，对NP溶液的降解效果最好，降解率分别为为79.8%、74.4%、82.9%; (4) Ag/TiO₂催化剂投加量对 NP降解的影响表现为： 当0.5%Ag/TiO₂的投力口量为0.03g时,NP的降解率最大，降解率为83.8%;当 1%Ag/TiO<sub>2</subx 1.5%Ag/TiO₂的投力口量为 0.01g 时,

6、NP的降解率最大，降解率为85.5%、70.1%; (5)复合催化剂对PMS(单过氧 硫酸氢钾)的分解性能有所促进：在遮光条件下，整个体系对NP溶液表现出较高 的降解率。三种掺杂量的Co-TiO₂催化剂对NP的降解率分别达到了75.5%、80.2%、83.4%;三种负载量的 Ag/TiO₂催化剂对NP的降解率分别达到了63.3%、 56.8%、 53.8%,说明复合催化剂对SO₄?^-类 Fenton 有较强的催化

7、分解能力。(6)复合催化剂与类Fenton体系协同光降解NP的分析结果表明：在有光的 条件下，当反应进行到300min时，溶液中的NP几乎被全部降解。此时三种掺杂量 的Co-TiO₂催化齐【J对NP的降解率分别达到了 93.0%、90.3%、93.9%; 三种负载量的Ag/TiO₂催化剂对NP的降解率分别达到了 86.4%、 88.8%、 87.1%。说明复合催化剂不仅可以催化分解 PMS£ SO₄?^-类 Fenton 体系产生更多的硫酸根自由基, 也具有良好的光催化性能, 可以吸收可见光进行光催化降解NP。 ( 7)复合催化剂的重复使用性能较好: 经过三次重复性实验后,1.5Co-TiO<sub>2&l