RuO-%2c2-%2fTiO-%2c2-复合半导体光催化性能的研究.pdfVIP

C—126 应用化学新进展——绿色化学与环境保护 Ru02／Ti02复合半导体光催化性能研究 姚秉华 王理明 余晓皎 杨国农 张雪乔 (西安理工大学应用化学系，西安710048) 印染废水因其有机物含量高、色度深、成分复杂、不易降解而成为极难处理的工业废水之一。半导 体光催化氧化法，作为新的污染治理技术被越来越多的研究者应用于难降解废水的处理11-2|其中Ti02 因其无毒、光稳定性好且成本低的优点而成为广泛采用的催化剂。然而，Ti02受光激发后生成的电子． 空穴对容易发生复合，光催化效率较低，是制约光催化技术工业化应用的主要因素。许多研究表明通过 掺杂等手段对面02进行改性是提高n02的光催化效率和拓展光响应范围的有效手段…。本文以溶J拱凝 胶．浸渍法制各了Ru02／Ti02复合光催化剂，研究了其对直接耐晒黑G的光催化降解，并探讨了各种因素 对其催化活性的影响。 1实验部分 1．1Ruoz／Tioz复合光催化剂的制备 将无水乙醇分成等量的两份，搅拌情况下将钛酸丁酯滴加到第一份乙醇中，继续搅拌一定时间，得 A。再将第一：份无水乙醇和乙酸、蒸馏水按一定比例混合，在搅拌情况下滴加到A中，继续搅拌一定时 间。经陈化、干燥后，得Ti02干凝胶。按一定比例将干凝胶浸渍于不同浓度的氯亚钌酸铵溶液中，陈化、 干燥、研磨后，在一定温度下煅烧，所得即为Ru02，Ti02粉体。本文以摩尔百分比表示RuO：的掺杂量。 1 2实验装置和方法 管上部插有通气管，气体流量通过玻璃转子流量计控制，保持粉末催化剂成悬浮态，并提供反应所需溶 取一次样，高速离心分离lh，取上层清液，用紫外，可见分光光度计在646nlTl处测定其吸光度的变化， 由此计算直接耐晒黑G的降解率。实验温度控制在(22±1)℃。 2结果与讨论 2 1掺杂量对催化活性的影响 在pH为9．3、煅烧温度为500℃、催化剂投加量为2．09／L、 通气量为200mL／min时，改变Ru02的掺杂量，考察了Ru02厂rich 对直接耐晒黑G溶液的光催化降解情况，结果如图1所示。可 见，当掺杂量较小时，降解率反而低于纯甄02；掺杂量为0．16％ 时，降解率最高，60rain降解率达93．6％，而纯啊02的降解 0 10 20 30 40 50 60 率只有75．6％。当掺杂量为0．32％时，其催化活性与纯Ti02 相当，说明掺杂量不宜太多。 图1掺杂量对复合光催化剂活性的影 22煅烧温度对光催化活性的影响 煅烧温度是影响催化剂的催化活性的主要因素，固定其它反应条件，考察了不同煅烧温度下复合光 催化剂的催化活性。实验证明，直接耐晒黑G的光催化降解反应遵循一级反应动力学模型lnco／ct=kt， 式中k为降解速率常数。由表1可知，煅烧温度为500。C时，获得最大k值，催化活性最高，半衰期 中国化学会第八届全国应用化学年会 西安 20039 C一127 700。C几乎都转变为金红石型。后者比表面积较小，对o：的吸附能力较差，因而光生电子和空穴容 易复合，导致光催化活性降低。 表1煅烧温度对催化活性的影响 堡竖量蜜∑!!堕型 ! 自必堂 400 1．51×10f2 0993 459 500 2．79xlff2 0995 24．8 600 7．40×1ff3 0．998 93．7 700 6．20xl03 0．994 1118 23催化剂投加量对光催化活性的影响 催化剂投加量对有机物的光催化降解有明显影响，固定其它反应条件，测定了不同催化剂投加量条 化剂仅有紫外光照下，直接耐晒黑G溶液降解缓慢，k值仅为1．80xl0_3mill