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CuOTiO2-H2O2光催化体系中亚甲基蓝脱色机理研究
CuO/TiO -H O 光催化体系中 2 2 2 亚甲基蓝脱色机理研究1 吉芳英 范子红 徐璇 邱雁 重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆(400045) E-mail: jfy@ 摘 要：通过水解法制备了CuO 负载型TiO 光催化剂。通过对不同光源不同pH条件下体 2 系中·OH存在量和脱色率的考察，对亚甲基蓝光催化脱色机理提出了新的解释。认为在紫外 光照射时酸性条件下主要是液相中的·OH降解起作用；碱性条件下主要是催化剂表面的光敏 化反应起作用；中性时两者协同作用。而在可见光照射时，酸性和中性条件下的脱色是由·OH 与基态亚甲基蓝反应来实现；碱性条件下,吸附于催化剂表面的激发态亚甲基蓝将电子注入 催化剂表面成为正碳自由基，再通过一系列自由基反应使亚甲基蓝脱色。 关键词：羟基自由基；光催化机理；CuO/TiO ；亚甲基蓝 2 中图分类号：X505 1 引言 自 1976 年J.H.Cary[1]报道紫外光照射下TiO 可使难生物降解的有机化合物多氯联苯脱氯 2 后，纳米TiO2光催化剂作为一种水处理技术就引起了各国众多研究者的广泛关注[2-4] 。由于 光催化反应过程中产生的高活性自由基能够将多数有机污染物彻底氧化矿化，最终生成 H O、CO 等无机小分子，使得光催化技术成为一种非常有前途的污染治理技术。J. Hoigne[5] 2 2 系统地提出高级氧化技术和机理，认为高级氧化的机理是通过不同途径产生羟基自由基从而 氧化和降解有机物的过程。由于·OH的反应活性大、寿命短、存在浓度低，因此在废水处理 过程中要研究其状态具有一定困难。 今年来由于仪器分析技术的发展，开发了许多检测·OH 的新技术，这为进一步研究光催化反应机理提供了可行性。本研究中作者在不同光源照射下， [6] 以亚甲基蓝模拟难降解染料废水，采用荧光法 较系统地研究了光催化反应体系中的·OH变 化情况，并以此为基础对光催化反应机理给出了新的解释。 2 实验部分 2.1 试剂和仪器 实验所用主要试剂有：亚甲基蓝生物染色剂（分析纯，成都市金山化工试剂厂）；钛酸 四正丁酯（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；对苯二甲酸（化学纯，国药集团化学试 剂有限公司）；丁醇，硝酸铜和氢氧化钠（分析纯，重庆川东化工公司化学试剂厂）；30 1：本课题得到教育部博士点基金资助（应用基础，改善高浓度难降解有机废水可生化性的纳米TiO 光催化氧化过程及污水处理 2 系统研究，20070611009 ） 1 ％H O （重庆川东化工公司化学试剂厂）。 2 2 实验所使用的主要仪器设备有：F-7000 型荧光分光光度计（Hitachi ）；ASAP2010 型比 表面及孔隙度分析仪（美国麦克）；X 射线衍射仪（日本岛津）；721E 型可见分光光度计 （上海光谱仪器有限公司）；PHS-3C 型精密 pH 计（上海精密科学仪器公司）；ZY3 －150 型高压汞灯（福建源光亚明电器有限公司，发射峰 365nm ）。 2.2 CuO/TiO 的制备及表征 2 室温下将一定量的钛酸四正丁酯 Ti(OC H ) 溶于丁醇中（溶液A ）；另将一定量的蒸
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