矿物负载纳米TiO2光催化材料在偶氮染料废水处理中的应用

第26卷第1期Vol126No11材料科学与工程学报JournalofMaterialsScience&Engineering总第111期Feb.2008文章编号:167322812(2008)0120129205矿物负载纳米TiO2光催化材料的制备及其在偶氮染料废水处理中的应用王程1,龚文琪2,李艳1,雷绍民2,郑春蕊1,谢雷2(1.石家庄经济学院材料科学与工程研究所,河北石家庄050031;2.武汉理工大学资环学院,湖北武汉430070)【摘要】选用累托石、高岭土为载体,采用溶胶-凝胶法制备了矿物负载纳米TiO2光催化材料。对制备的材料进行X衍射分析,表明TiO2已成功负载于矿物表面。其中TiO2有部分进入累托石层间。用制备的光催化材料处理含偶氮染料废水,结果表明其对偶氮染料废水的脱色率分别达到了100%和84.65%。通过对比实验、红外光谱分析以及紫外-可见光扫描分析结果表明光催化材料使偶氮染料发生了降解。【关键词】矿物;纳米TiO2;光催化;偶氮染料中图分类号:TB383;X703文献标识码:APreparationofMineralLoadingNanometerTitaniumDioxidePhotocatalystandApplicationonTreatingAzoDyeWastewaterWANGCheng1,GONGWen2qi2,LIYan1,LEIShao2min2,ZHENGChun2rui1,XIELei2(1.Instituteofmaterialsscienceandengineering,ShijiazhuangUniversityofEconomics,Shijiazhuang050031;2.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)【Abstract】Rectoriteandkaolinitewereusedtopreparemineralloadingnanometertitaniumdioxidephotocatalyst.TheXRDanalysisesofthephotocatalystsshowthatTiO2hassuccessfullyloadedonthesurfaceoftheminerals,partofTiO2entertheinterlayerofrectorite.Usingthesephotocatalyststotreatwastewatercontainingazodyeshowsthatthesephotocatalystshavehighdecolorationeffect.TheresultsofthecontrastexperimentsandanalysisofIRandUV2Visspectrashowthattheazodyehasbeenphotodegraded.【Keywords】mineral;nanometertitaniumdioxide;photocatalytic;azodye收稿日期:2007201215;修订日期:2007203220基金项目:教育部科学技术研究重点资助项目(02052),石家庄经济学院校内科研计划资助项目(200726)作者简介:王程(1981-),男,陕西渭南人,工学硕士,助教。主要从事材料研究工作。E2mail:wangcheng_2007@163.com。1前言用于光催化的纳米TiO2有两种形式:一是通过搅拌将纳米TiO2粉体混入溶液中,呈悬浮状与被光解物充分混合,称为悬浮体系;二是将纳米TiO2固定于某一载体材料而成固定状。悬浮态反应器由于其比表面积大及受光照的效果好等原因,通常比固定状形式具有更好的处理效果[1]。但悬浮体系存在着难以回收、容易中毒,当溶液中存在高价阳离子时,催化剂不易分散等缺点[2]。所以目前国内外研究较多的是将纳米TiO2进行固定化负载。天然矿物蕴藏丰富、价格低廉,有些还具有大的比表面积和孔容,吸附性强,化学性质稳定。以天然矿物作为纳米TiO2的载体,一方面可以实现TiO2固载,另一方面可以利用矿物的离子交换和吸附性能将废水中的有机物有效地吸附至TiO2晶粒表面,增加催化剂与污染物的接触几率,达到提高光降解效率,增大降解速率的目的[3]。因此,将天然矿物作为纳米TiO2光催化剂载体具有极大的应用前景。本文选用累托石、高岭石为载体制备矿物负载纳米TiO2光催化材料,比较两种不同矿物负载纳米TiO2的效果,并研究其对偶氮染料废水的脱色率和脱色机理。2实验部分2.1仪器及药剂仪器:SGY21多功能光化学反应仪,722S分光光度计;UV22102