hpwtio2膨润土复合光催化剂的制备及其光催化性能研究-preparation and photocatalytic activity of hpwt io _ 2 bentonite composite photocatalyst.docx

HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的制备及其光催化性能研究摘 要HPW/TiO2/膨润土是一种具有高催化活性复合光催化剂，在光催化领域 具有广阔的应用前景。本文探索不同方法制备 HPW/TiO2/膨润土复合光催 化剂，探讨其催化性能。研究复合光催化剂催化降解金橙 II，建立动力学 模型，为实际难降解有机废水的处理提供理论依据。以有机膨润土为基础材料之一，分别采用溶胶凝胶法和等体积浸渍法 制备出 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂，确定这两种方法的最佳制备工艺。 并用 SEM、EDS、XRD 和 FT-IR 对复合光催化剂进行表征，探讨其结构特 点。将 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂应用于光催化降解金橙 II 染料，研 究复合光催化剂的光催化性能，确定光催化降解反应的最佳条件，建立了 相应的动力学模型。另外采用机械活化法来提高 HPW/TiO2/膨润土复合光 催化剂的催化活性效果。研究结果如下：1、溶胶凝胶制备 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂及催化性能研究 溶胶凝胶法制备 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的最佳制备工艺条件：焙烧温度为 400 ℃、CTMAB 加入量为 0.7 g 制备出的有机膨润土 2 g、酯醇 比为 8.5:10、HPW 加入量为 0.6 g、焙烧时间为 2 h。复合光催化剂的 SEM、 EDS、XRD、FT-IR 表征分析表明，TiO2 和 HPW 成功插层，且 TiO2 为锐钛 矿结构，HPW 保持其 Keggin 结构。最优制备工艺下制备的 HPW/TiO2/膨润 土复合光催化剂对金橙 II 光催化降解实验显示，原始 pH、催化剂投加量 4 g·L-1、50 mL 初始浓度 10 mg·L-1 的金橙 II 溶液，在紫外灯照射下反应 2.5 h， 金橙 II 降解率达到 90.76 %，催化降解金橙 II 的催化动力学符合一级动力学模型。2、等体积浸渍制备 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂及其催化性能研究 等体积浸渍法制备 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的最佳制备工艺条 件：焙烧温度为 500 ℃、焙烧时间为 4 h、浸渍时间为 5 h、HPW 浸渍量百 分比为 10.7 %。复合光催化剂进的 SEM、EDS、XRD 和 FT-IR 表征分析表 明，TiO2 和 HPW 成功插层，且 TiO2 为锐钛矿结构，HPW 保持其 Keggin 结构。最优制备工艺下制备的 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂对金橙 II 光 催化降解实验显示，原始 pH、催化剂投加量 4 g·L-1、50 mL 初始浓度 10 mg·L-1 的金橙 II 溶液，在紫外灯照射下反应 2.5 h，金橙 II 的降解率达到 90.16%。等体积浸渍法制备的复合光催化剂催化降解金橙 II 的催化动力学符合 一级动力学模型。3、机械活化对 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂催化性能的影响 通过探讨机械活化时间、频率、球料比三因素对溶胶凝胶法制备的HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的机械活化效果实验，确定最佳机械活化条 件为：机械活化时间 10 min、机械活化频率 15.00 Hz、机械活化球料比 50:1。 在相同降解金橙 II 的实验条件，HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的机械活化 使得催化剂催化性能提高。相对未机械活化催化剂，最优机械活化条件下 所制备的催化剂对金橙 II 的光催化降解效率由 74.19 %提高到了 86.97 %。机械活化对等体积浸渍法制备的 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂的最 佳机械活化条件为：机械活化时间 5 min、机械活化频率 15.00 Hz、机械活 化球料比 50:1。在相同降解金橙 II 的实验条件，机械活化使得等体积浸渍 法制备的 HPW/TiO2/膨润土复合光催化剂对金橙 II 的光催化降解效率由原来 85.77 %提高到了 89.33%。在机械活化时间为 10 min、机械活化频率为 25.00 Hz、机械活化球料 比为 50:1 的最佳机械活化制备条件下，直接机械活化掺杂 HPW 与 TiO2/膨 润土制备复合光催化剂的催化效果与经过机械活化的溶胶凝胶法、等体积 浸渍法制备的复合光催化剂的催化效果相比较，该法制备的复合光催化剂 的催化效果较差，相对相同降解金橙 II 的实验条件对金橙 II 的降解率为%。关键词： 有机膨润土HPWTiO2金橙 II光催化降解机械活化STUDY OF PREPARATION OF HPW/TIO2/BENTONITE COMPOSITEPHOTOCATALYST AND ITS PHOTOCATALYTIC PERFORMANCE ABSTRACTHPW/TiO2/bentonite is a kind o