论文部分内容阅读
饮用水中的消毒副产物溴酸盐(BrO3-)被国际癌症机构定为2B潜在致癌物,因此溴酸盐去除技术的发展需求迫切。光催化去除溴酸盐技术因其高效稳定的特性而成为研究热点之一。本研究采用一步水热法制备了两个系列含{001}晶面的掺F改性TiO2光催化剂:F和石墨烯掺杂TiO2(FGT),F和Fe掺杂TiO2(FFeT)。分别用于研究FGT紫外光、FFeT可见光下光催化去除BrO3-的能力。结合透射电子显微镜、电子顺磁共振和紫外-可见漫反射光谱等表征手段,在探究光催化剂的形貌结构和光学性质的基础上,探讨了光催化去除溴酸盐的效能和机理。同时,研究了 FGT材料光催化反应中常规阴离子、溶解性有机物典型代表物腐殖酸对其去除溴酸盐效果的影响,并考察了其在实际水体中的作用效果。研究结果表明0.05 g/L FGT光催化剂在10 W,26 μW/cm2的紫外光照下,15min内对初始浓度为100 μg/L的溴酸盐去除效率可高达90%以上;实际水体中因物质竞争吸附以及溶液pH的影响,催化剂活性有所减弱,但仍可在40min内完全去除100μg/L溴酸盐,结果客观。50 W可见光照下,0.5 g/LFFeT可以在1 h内将100μg/L的溴酸盐溶液完全去除。FGT光催化剂高效去除溴酸盐能力主要是由于氧化石墨烯(GO)的掺杂,其优异的导电性能明显提高了光生电子空穴对在TiO2内部的迁移速度。FFeT系列中Fe的掺杂使得催化剂的禁带宽度从2.92窄化至2.55 eV,很大程度上拓宽了催化剂的光响应范围,使其在可见光下对溴酸盐的催化去除有较好的反应活性。F作为形貌控制剂,成功诱导两个系列催化剂都生成了{001}晶面,从而促进了光生电子空穴对的迁移并有效抑制其复合。同时两元素共掺杂的协同作用进一步提高了催化剂的反应活性及其稳定性,为其在溴酸盐去除中的应用提供理论依据。