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Ag 掺杂 氧化 纳米 光催化 降解 百草 研究

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Ag掺杂二氧化钛纳米管光催化降解甲基橙及百草枯废水的研究 摘要： 关键词：光催化，钛酸盐纳米管，Ag，掺杂 1 引言 1.1纳米光催化氧化技术简介 1.1.1二氧化钛光催化氧化原理，在环境等方面的应用 光催化反应依赖于光能和一种催化活性物质，当紫外灯照射催化剂时，低能价带电子被激发到高能导带上，留下一个正电荷空穴，从而引发电子分离。导带电子和价带空穴再结合或者发生氧化还原反应，被称之为界面的电荷转移。如果发生氧化还原反应，电子将O2还原成超氧自由基( O2-) ，空穴将把H2O 氧化成羟基自由基( OH-) 和H +。生成的自由基将继续与TiO2表面有机物发生反应，最终分解有害物质[1]。图1表示了TiO2光催化的反应机理［12］。20世纪70年代Fujishima[2]首次发现了TiO2基光催化材料,它不仅可以利用太阳能来降解、消除有机污染物,而且这类材料安全无毒、稳定性好、氧化能力强,在污水处理技术方面具有广阔的应用前景[2]。 图1 TiO2光催化的反应机理 Fig． 1 TiO2 photocatalysis mechanism 1.1.2介绍Ag改性的原理 1.2 Ag修饰纳米二氧化钛的制备及应用(1, 2) 1.2.1Ag改性纳米二氧化钛的不同制备方法 1.溶胶凝胶法(3-19)， Zhangsan [3]. 光催化反应依赖于光能和一种催化活性物质，当 紫外灯照射催化剂时，低能价带电子被激发到高能导 带上，留下一个正电荷空穴，从而引发电子分离。导带 电子和价带空穴再结合或者发生氧化还原反应，被称 之为界面的电荷转移。如果发生氧化还原反应，电子 将O2 还原成超氧自由基( O2-) ，空穴将把H2O 氧化成 羟基自由基( OH-) 和H +。生成的自由基将继续与 TiO2 表面有机物发生反应，最终分解有害物质。图1 表示了TiO2 光催化的反应机理［12］夏晓林，陈芳，刘浴淮，等． Ag + 掺杂TiO2 薄膜的低温制备及其光催化性能研究［J］． 科学技术与工程，2011，11( 3) : 513-516．,dli[6] 光化学沉积法(20-24)， 化学还原法(25-28)， 光催化还原法(22, 28-40)， 磁控溅射法(41)， 微波合成法(42)， 水热晶化法(43-49)， 浸渍法(50)， 其他制备方法(51, 52) 1.2.2Ag改性纳米二氧化钛在环境中的应用 1偶氮染料 亚甲基蓝(4, 17, 20, 25, 26, 35-37, 41, 50, 54)，甲基橙(5, 8, 14, 15, 23, 33, 55 罗丹明B(6, 12, 38) 茜素红(18)， 2.苯酚类 二卡基砜(53) ，苯酚(16, 22, 54, 56, 57)4-氯苯酚(29)，硝基苯(39)，气相甲苯(19, 45)，邻硝基氯苯(60)， 3.抗菌 抗菌(9, 10, 13, 25, 28, 33, 43, 51)，苯胺(30)，)，抑制蓝藻(58)， 4.其他 磺基水杨酸(21, 22)，，H酸(22, 31)，甲酸(32)，甲醛废水(48)， ，乙烯(11)，脱氮（氨氮和亚硝基氮的）(13, 27, 34)，溴虫腈(59)， 1.4本文研究的目的及意义 2实验部分 2.1实验药品及仪器（参考） 2.2Ag改性钛酸盐纳米管制备方法（叙述制备步骤） 硝酸银乙澊溶液，取1g溶于30ml乙醇中，浓度是0.2mol/L. 溶液A：取10ml钛酸丁酯（0.03mol）到滴液漏斗中，再加入15ml硝酸银乙醇溶液：具体配比如下, 0.1（1.5ml+13.5ml乙醇）,0.3（4.5ml+10.5mL乙醇），0.5（7.5ml+7.5ml乙醇）,1.0%（15ml）M.摇均得到溶液A。 溶液B：在聚四氟乙烯烧杯中装入50ml 10M 氢氧化钠水溶液。 溶液B放置到磁力搅拌器上，在不搅拌下将溶液A逐滴滴加到溶液B中， 滴加完后要继续搅拌30min。然后将其转入高压反应釜中，密封，将其在180度烘箱中热反应12h。自然冷却后洗涤至中性。冷冻干燥。 2.3产物表征方法 2.4光催化性能测试方法（描述光催化测试甲基橙步骤，给出甲基橙去除率计算公式） 3结果与讨论 3.1产物表征 XRD,SEM，FT-IR（参照文献《Fe_3_掺杂二氧化钛薄膜的自组装制备及其光催化性能研究》）,UV, 差热分析，N-BET 3.2暗态吸附平衡 3.3光催化性能分析(61) 3.3.1Ag不同掺杂量的影响（做图，图中含有不同掺杂量的甲基橙溶液紫外光谱图。） 硝酸银乙澊溶液，取1g溶于30ml乙醇中，浓度是0.2mol/L. 取10ml钛酸丁酯（0.03mol）到滴液漏斗中，再加入15ml硝酸银乙醇溶液：具体配比如下, 0.1（1.5ml+13.5ml乙醇）,0.3（4.5ml+10.5mL乙醇），0.5（7.5ml+7.5ml乙醇）,1.0%（15ml）M (不同时间取样测试A，0,30min,1h,2h,3h,4h). 3.3.2 热处理温度的影响 400,500,600,700,800(不同时间取样测试A，0,30min,1h,2h,3h,4h) 3.3.3 Ag -TNTs加入量的影响（不同加入量为横坐标，用读出的A值去计算甲基橙的去除率为纵坐标作图，并将进行长时间光照的不同时间的紫外光谱图列出） 0,0.1,0.3,0.5,1.0g/L(不同时间取样测试A，0,30min,1h,2h,3h,4h) 3.3.4 溶液初始浓度的影响（不同pH值为横坐标，用读出的A值去计算甲基橙的去除率为纵坐标作图） 5,10,15,20mg/L(不同时间取样测试A，0,30min,1h,2h,3h,4h) 3.3.5不同光源的影响 紫外光源，可见光源(不同时间取样测试A，0,30min,1h,2h,3h,4h) 3.3.6光催化降解机理分析 动力学，热力学，FI-IR, UV， 3.4 Ag-TNTs光催化降解百草枯废水效果（在最佳条件下，测试不同光照时间紫外扫描图的变化） 不同pH(3,5,7,8) 动力学，热力学，FI-IR, UV， 4结论 1. 王毅, 秦连杰, 刘董, 李钦雨, 杨智蕊 烟. 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