论文部分内容阅读
水是人类赖以生存的物质之一。现在全球范围内水资源短缺,这不仅威胁着人类的生存,而且制约了经济的发展。污水处理的研究越来越受到重视,研究出了很多新的技术,光催化技术即是其中之一。光催化氧化技术因具有效率高、能耗低、操作简便、反应条件温和、适用范围广及可减少二次污染等突出特点,在有机废水处理中备受关注。纳米Ti02具有比表面积大、无毒、成本低和使用寿命长等优点,在光催化降解领域应用前景广阔。但纳米Ti02呈强极性,粒子表面能高,在水及有机介质中易团聚,使纳米Ti02有效作用面积下降,在实际应用中受到很大的限制。同时有机污染物在纳米Ti02表层覆盖率低,纳米Ti02禁带宽度为3.2 eV,其光催化特性只限于紫外波段,光响应范围窄,难以有效利用太阳光,影响纳米Tio2对有机污染物的吸附和光降解性能。解决上述问题的主要途径是对Ti02催化剂进行改性。以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸丁酯、乙酸锌为前驱体,利用静电纺丝法,以旋转的叶轮为收集装置,利用程序升温法,在550℃下空气氛围中烧结6 h,制备Zn2+掺杂的Ti02纳米纤维。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)等测试技术对复合纳米纤维的结构和性能进行了表征,并研究了该复合催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝的催化降解性能。结果表明,在100 mL 2.0 mg/L亚甲基蓝溶液中加入Zn2+掺杂的Ti02纳米纤维,光催化降解40分钟后,亚甲基蓝的降解率高于70%。以PVP/Ti(OC4H9)4溶胶为壳层,以PVP/Ni(CH3COO)2·4H2O溶胶为核层,采用同轴静电纺丝法,以碳棒为接收装置,制备了核壳结构Ti(OC4H9)4/Ni(CH3COO)2·4H2OPVP纤维；用程序升温法,在550℃下空气氛围中烧结6 h,制备了NiO-TiO2同轴纳米纤维。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、热重(TG)等测试技术对复合纳米纤维的结构和性能进行了表征,并研究了该催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝溶液的催化降解性能。结果表明在100 mL 2.0 mg/L亚甲基蓝溶液中加入NiO-TiO2同轴纳米纤维,光催化降解40分钟后,亚甲基蓝的降解率接近85%,而且该复合催化剂可以循环使用。采用聚乙烯吡咯烷酮溶胶通过静电纺丝法制备出PVP纳米纤维。在纺丝的过程中以碳棒为收集装置,把PVP纳米纤维直接固载在碳棒上,在250℃预氧化,850℃炭化,得到碳纳米纤维。将碳纤维渍取钛酸丁酯,200℃下热处理后在550℃下在空气中焙烧,制得负载型纳米二氧化钛。利用扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X射线衍射等测试手段对纳米纤维进行了表征。并把负载型Ti02分散在亚甲基蓝溶液中,分析Ti02固载纳米碳纤维的光催化活性。结果表明,在100 mL 2.0 mg/L亚甲基蓝溶液中加入1.0 mg TiO2固载碳纳米纤维,光催化降解40分钟后,亚甲基蓝的降解率接近75%。Ti02固载碳纳米纤维在使用过程中回收效果良好。