pH及温度敏感型金属酞菁/TiO2复合光催化剂的制备及其光催化活性研究

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随着人类社会的发展,环境污染问题日益突出,已经逐步影响到人们的日常生活。半导体TiO2光催化氧化技术因TiO2优异的光催化活性及其物理化学特性,在环境污染治理方面已经获得了广泛的重视及研究。但TiO2只能吸收紫外光,对太阳光利用率低、易团聚且难以回收利用,这些缺陷严重制约着TiO2光催化氧化技术的发展。染料光敏化能够有效扩宽TiO2的光响应范围,提高TiO2的光利用率,但传统的光敏化方式同样存在着敏化效率低且难以回收利用等缺陷。智能型水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子聚合物,受到外界的刺激会发生相应的体积变化,可用作纳米粒子的载体,方便实现纳米粒子的回收再利用。本文利用合成的2,9,16,23-四马来酰胺基酞菁钴(Co-MPc)作为光敏化剂,通过引入具有温敏特性的N-异丙基丙烯酰胺(NIP AM)及pH敏感特性的丙烯酸(AAc),制备出一种新型的可在可见光下响应的pH及温度敏感型酞菁钻/TiO2复合光催化剂,该复合催化剂具有良好的光催化活性、吸附性能强且易于回收再利用的优点,为TiO2光催化氧化技术的工业化提供一定的理论指导。论文的主要研究内容有:(1)利用自由基聚合法,制备出新型可见光响应的pH及温度敏感型酞菁钻/TiO2复合光催化剂;利用FT-IR、UV-vis、UV/DRS、XRD、TEM、TGA分析手段表征了复合光催化剂的结构、光响应范围、形貌及热稳定性;研究了复合光催化剂的温度及pH敏感性;研究了复合光催化剂的退溶胀动力学;考察了复合催化剂的等电点及吸附性能。(2)以降解目标污染物4,6-二硝基-2-仲丁基苯酚(DNBP)的降解率为考察标准,研究了制备复合光催化剂过程中,引发剂、交联剂、Co-MPc、TiO2的投加量对光催化剂催化活性的影响,得到了制备复合光催化剂的最佳条件。(3)以DNBP为目标污染源,考察了所制备的复合光催化剂在可见光下的光催化活性;分别对不同催化剂、降解时间、DNBP浓度、催化剂浓度、体系pH值因素对光催化剂的催化活性的影响进行了考察,得出了最佳的降解条件。(4)以TiO2作为光催化剂,研究了DNBP的降解机理,推测出了DNBP可能的降解历程。
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