纳米晶体光催化剂降解染料废水的最新研究进展

第卷第期人工晶体抖年月刊学报飞盯另吐吧,么兀吟纳米晶体光催化剂降解染料废水的最新研究进展周静涛,王弘,黄伯标,许效红,姚伟峰,张寅,杨雪娜山东大学晶体材料国家重点实验室,济南摘要本文综述了近期光催化降解染料废水的研究进展,从光催化剂、反应条件、光降解反应产物及光催化降解染料废水的应用性四个方面介绍了其研究现状,指出今后的研究方向将集中在新型光催化剂的开发及光催化剂表面改性、光催化体系、光催化降解染料的反应机理及光催化剂与其它水处理技术的结合。关键词光催化染料姚中图分类号文献标识码文章编号抖一一自叮扫嚼,,环片刃,万走胜刃召召于蜘,犬诚〕功朋召,矶垂,刀咖四,拼‘爪记一毗丑〕扭砰回,,乃。,,凡歹￡伏戈才凡石理仪”州汉众冽耐助【”加。妞二巧,笋户脚师巧戏劝,吻,。田,〕盯二,拜犯仪,比」,‘〕三〕找二如仇引言随着现代化工业的飞速发展,环境污染问题日益严重,纺织印染行业排放的印染废水,对环境的危害尤为突出。废水中含有大量的纤维、化学助剂、油料等有机和无机污染物,具有、指数高,污染程度波动大,化学成分复杂等特点,直接排放严重危害人体健康,破坏水资源、土壤和生态环境。利用半导体纳米晶体材料如仇、钦酸秘等为光催化剂,催化降解染料废水中有害的有机分子,作为治理环境污染一种有效的方法被国内外的环境学者广泛的研究。年,和川发现光电池中光照射的仇可以发生水的氧化还原反应放出玩,年,将半导体用于降解有机污染物,从此以后,一种新型的水处理方法一光催化氧化法开始发展起来。经过多年的研究,这项技术日趋成熟。这种方法具有诸多优点对污染物处理无选择性,几乎所有的环境中的有机污染物都可得到不同程度的降解能耗低,利用太阳作为主要光源,大幅降低运转费用半导体作为催化剂,无毒、稳定并可重复利用。因此,这项技术特别适合对印染废水的治理。收稿日期又一修订日期又一基金项目国家自然科学基金以〕以作者简介周静涛一,男,山东省人,在读硕士。一‘山闷咖咖第期周静涛等纳米晶体光催化剂降解染料废水的最新研究进展近几年来,有关光催化剂改性的研究,光催化降解染料废水的反应机理、反应条件、反应产物的研究在国内外有大量的文献报道。作者所在的课题组发现了一种新型高效的纳米晶体光催化剂一钦酸秘。在降解甲基橙溶液时,表现出较高的光催化性能,其光波吸收边在可见光范围,它有着比仇更广的光响应范围,这对于提高太阳光的利用率有着重要的意义。光催化降解染料的研究光催化剂的研究近几年来,在光催化剂方面的研究主要集中在以下两个方面姚的改性研究新型光催化剂的开发,本文将着重介绍钦酸秘新型光催化剂。仇的改性研究川等人系统研究了种离子掺杂后的仇纳米晶,发现掺杂一定量的、、‘、护十、十、护十和字,可以增加仇纳米晶的光催化活性,护和‘则降低了催化剂的光催化活性,一些具有闭壳层电子构型的金属,如、扩十、十、十、尹十、扩十、’十、护十、十等的掺杂对光催化影响较小。咖。等人〔’〕用一经基喳琳光敏化的仇催化剂对含有苯酚、氯苯、三氯乙烯的废水进行光降解研究,发现在可见光照射下,小时后,苯酚、氯苯、三氯乙烯的降解率达到、、,没有经过光敏化的仇催化剂,活性很低。班等人冈研究发现卜仇在对氯酚溶液光催化降解中,表现出明显优于单纯场的光催化性能。一一系新型光催化材料的研究钦酸秘是典型的铁电材料,在压电、光存储和电光器件上有着广泛的应用。我们课题组在研究掺杂改性仇时偶然发现,钦酸秘具有较高的光催化性能,是一种很有前途的新型光催化材料。研究表明,几种不同晶相的钦酸秘从、、嘶的纳米粉体光催化剂有着较高的光催化性能。与仇相比,崛、场有着更宽的光响应范围和更高的光催化效率。场是一种层状的钙钦矿复合氧化物。它的晶体结构包括三个类钙钦矿的结构单元,沿着四方晶格的。轴方向,贬朽。’一夹在两层场‘中间〔’〕。仇十在晶格中的位置可以自我调节,以补偿空间电荷的影响。氧空位即可存在于吐。一层中,也可存在于吐仇十层中川。掺杂的仇中,光生电子被吐仇十或氧空位所捕获,这表明在掺杂的中,从相作为电子的浅势捕获阱,降低了电子与空穴的复合几率,从而增加了空穴迁移至表面的几率,提高了催化剂的催化性能。姚伟峰等人〔“一明研究了具有软秘矿结构的一系列新型光催化剂,在紫外光照射下,它们在催化氧化有机污染物方面表现出了优异的性能。软秘矿结构材料的结构通式为崛,其中可以是金属、、尼、、等元素,这类结构材料属于体心立方的空间群,总体结构为个氧原子和原子排列组成的多一圆一图紫外光照下甲基橙溶液的分解率和紫外光照射时间的关系触,叭嘶以℃,在,玛犷人工晶体学报第卷面体结构,它和其他的一。多面体和仇四面体共角。这样的结构,提高了它的光催化活性〔’。通过研究具有软秘矿结构的一系列材料蝙、〕、、坛尤场、残几和一锐钦矿仇纳米粉的紫外一可见散射反射光谱发现,这几种软秘矿材料的禁带宽度吸收边为一,而仇的禁