介孔材料负载光催化剂在废水处理中的应用_黄成群

ApplicationofphotocatalystsupportedbymesoporousmaterialtowastewatertreatmentHuangChengqun1，XuYanqin2，CaoYuan2（1.ChongqingElectricPowerCollege，Chongqing400053China；2.InstituteofChemistryandChemicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China）介孔材料负载光催化剂在废水处理中的应用黄成群1，徐彦芹2，曹渊2（1.重庆电力高等专科学校，重庆400053；2.重庆大学化学化工学院，重庆400044）［摘要］介孔材料已成为光催化领域中的研究热点之一。介绍了介孔材料负载光催化剂的优点、制备方法、光催化机理，重点概述了它在废水中的应用及对其活性的影响因素，并对其存在的问题和应用前景进行分析。［关键词］介孔材料；光催化剂；负载；废水处理；环境保护［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）09-0020-05Abstract：Mesoporousmaterialhasbecomeoneofthehotspotsinthefieldofphotocatalysisresearch.Allthefol-lowingaspectsarediscussed：advantages，preparationmethodsandphotocatalysismechanismofphotocatalystsup-portedbymesoporousmaterial.Itsapplicationtowastewatertreatmentandtheinfluentialfactorsofitsactivityishigh-lighted.Theexistedproblemsandapplicationforegroundareanalyzed.Keywords：mesoporousmaterial；photocatalyst；supported；wastewatertreatment；environmentalprotection自从A.Fujishima等〔1〕首次利用TiO2光催化分解水以来，光催化剂已成为材料领域研究的热点之一，在催化、净化等领域具有潜在的应用价值〔2〕。以TiO2为代表的光催化剂，仅能吸收太阳光谱中的紫外光，太阳能利用率低，粒径较小，且其在制备和回收过程中易于团聚，从而影响光催化技术的实际应用。将光催化剂负载到载体上是解决以上问题的有效方法，光催化剂载体成为制约其发展的重要因素。常用催化剂载体有活性炭、黏土、氧化硅、空心陶瓷球、海砂和层状石墨等〔3-4〕，但这些负载了光催化剂载体的光催化剂的活性一般低于单一光催化剂的活性，使其应用受到局限。因而，近年来一些研究者把目光投向有序介孔材料，使其在光催化方面的应用成为研究热点。但目前这方面的报道较少，笔者拟对介孔材料在光催化中的应用进行综述，以期为该方法实用化、产业化提供有益的帮助。1介孔材料概述20世纪90年代初期，自美国Mobil公司科学家首次制备出介孔材料MCM-41以来〔5〕，由于其具有有序可调的规则孔径和结构，比表面积大、机械性能稳定、无毒性，能够透过大部分紫外光和可见光，具备光催化剂载体的条件，因而引起此领域研究者的关注。介孔材料作为载体使光催化剂均匀分散在其骨架结构中或者表面，作为反应活性位点；介孔材料的高比表面积和多孔结构能够吸附反应物，使其在活性位点处富集较高的浓度，利于反应的进行；介孔材料的限域效应（择形效应）〔6〕使反应物及反应的过渡态稳定富集在最佳活性位点，使光化学和光催化过程的选择性提高；介孔材料中阴阳离子产生电场作用极化反应物客体分子，因而电子受体与供体的氧化还原电势发生变化，利于光生电子迁移，抑制光致［基金项目］中国博士后科学基金（20080440696）；重庆大学“211工程”三期创新人才培养研究生开放实验室项目（S-09103）；重庆大学研究生科技创新基金（200904A1A0010305）第30卷第9期2010年9月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.9Sep.，201020——工业水处理2010－09，30（9）电子和光致空穴复合，提高光催化效率〔7〕；与单一光催化剂相比，负载光催化剂的介孔材料存在限域效应和固体溶剂作用等特性导致光谱红移，拓宽了其光谱响应范围，提高了太阳能的光化学转换，即光量子的利用效率提高〔8〕。实验证实，介孔TiO2比纳米TiO2具有更高的光催化活性〔9〕。介孔材料主要有硅基和非硅基两类。硅基介孔材料分