负载型纳米TiO2光催化氧化甲基红的研究

2008年11月第4期吉林师范大学学报(自然科学版)JournalofJilinNormalUniversity(NaturalScienceEdition)№．4Nov．2008负载型纳米TiO2光催化氧化甲基红的研究朱彦卓，滕洪辉2(1．吉林师范大学化学学院，吉林四平136000；2．吉林师范大学环境工程学院，吉林四平136000)摘要：负载于普通载玻片的纳米二氧化钛／普通二氧化钛被用于处理甲基红模拟染料废水，实验结果表明：纳米二氧化钛的脱色效果明显优于普通的二氧化钛，浓度为l0～20mg／L的甲基红溶液中，放置3片纳米TiO2负载量为1．0mg／c~的载玻片，每150mL溶液中加入3—5mLCLO-2和H202，紫外光照60rain后，甲基红溶液脱色率达到99．2％．关键词：负载二氧化钛；甲基红；光催化氧化中图分类号：426．94文献标识码：A文章编号：1674-3873．(2008)04-0057．02在众多半导体材料中，Ti02因其光催化活性高、稳定性好、耐光腐蚀、且对人体无毒、价廉等独特的优点，是近年来国内外研究最活跃的光催化材料，尤其在染料废水处理领域展现出极好的应用前景．已报道研究表明，利用光催化氧化法处理染料废水，具有常温常压下就可以进行，能彻底破坏有机物，氧化效率高，分解速度快等优点．早期光催化氧化的研究，多以悬浮相光催化为主，体系较为简单方便，效率较高，但是半导体催化剂的粉末极小，在水溶液中易于凝聚，须不停地搅拌，这样催化剂就难以回收，活性成分损失较大．而且悬浮粒子对光线的吸收阻挡影响了光的辐射深度，在反应后要经过过滤、离心和沉降等方法进行分离，处理步骤复杂，费用较高，故很难成为一项适用的水处理技术．近几年，人们开始将目光转向在基体上做成膜或以微粒状吸附于载体上的固定相催化剂的研究，是解决液相和悬浮相催化剂的分离回收的有效途径．因此，光催化的负载技术对实现工业化具有重要的实际意义．1实验部分1．1实验药品与主要仪器磁力加热搅拌器(常州国华电器有限公司)，载玻片(秦皇岛76×26mm-t-0．5)，紫外灯(30W，主波长253．7llln，上海翔源照明电器有限公司)，U'V260紫外一可见分光光度计(日本导津公司)．钛酸丁脂(C．P天津市福晨化学试剂厂)，甲基红(A．R沈阳化学试剂厂)，普通Tio2(A．R沈阳化学试剂厂)，其它试剂均为分析纯，实验所用水为亚沸水(自制)．采用提拉法制备玻璃负载纳米Tjo2．1．2光催化降解甲基红实验步骤一定浓度甲基红溶液加入到石英烧杯中，放于磁力搅拌器上，紫外灯置于正上方，距液面10C／／I，在不断搅拌下，光照降解，用722型分光光度计于430nnl波长分别测定初始(A0)和光催化降解后的甲基红溶液吸光度值()，计算脱色率(％)：％=(0一A)×IO0／A02结果与讨论2．1光源和光照时间的影响取三块纳米ri02负载玻片，平行置于石英烧杯中，选择避光的暗处、太阳光和紫外光作为光源，光照一定时间，考察负载纳米Tio2的载玻片对浓度为15mg／L的甲基红溶液降解脱色情况，以光照时间为横坐标、脱色率为纵坐标，结果见图1．由图1可毫童兽三8占图1光源及光照时间的影响收稿日期：2008-07．28基金项目：吉林省教育厅。十一五”科技研究项目(20昕l60)第一作者简介t朱彦卓0979一)，女，吉林省四平市人，现为吉林师范大学化学学院讲师，硕士．研究方向：有机废水治理·57·见，在避光黑暗处甲基红的脱色率很低，仅仅是依靠吸附脱色，在50min左右达到饱和吸附，再增加时间脱色率并没有变化；当有光照后，甲基红的脱色率大大增加，太阳光照的脱色率低于紫外光照；随着光照时间的增加，紫外光照射后的脱色率先迅速增大，60min后趋于稳定，甲基红基本脱色完全．2．2催化剂和催化剂用量的影响用负载纳米02的载玻片、负载普通02的载玻片(用两面胶将相同负载量的普通02粉末粘在载玻片上)，改变催化剂负载量(O一1．5cr玎)，按实验步骤操作，光照60min降解甲基红溶液，结果见图2．由图2可见在无催化剂加入的情况下，紫外光照60rain后，通过染料光解作用也可使甲基红脱色率达20％；纳米二氧化钛光催化活性要远远高于普通的二氧化钛，因为纳米二氧化钛脱色是依靠吸附和光催化氧化共同作用实现的，而普通二氧化钛催化活性很低，主要靠吸附作用脱色；纳米二氧化钛的负载量有一适宜的范围，约0．8—1．2mg／cm：．专墨星名0．00．20．40．60．81．01．21．41．6LoadingofTiOJmgcm2图2催化剂及催化剂用量的影2．3催化氧化助剂的影响在150mL废水中，分别加入lmL、2mL、3mL、4mL、5mLClo2或H2o2，光照60min．以ao2加入量为横坐标，去除率为纵坐标作图，见图3．由图3可知，