TiO2可见光降解无色有机污染物与还原Cr(Ⅵ).pdfVIP

王楠，唐和清，王明琼，朱丽华木 1 引言 纳米Ti02光催化技术因具有深度矿化，绿色环保等特点，已经成为环境污染物治理研究的热点。 近年来，人们对其进行了各种修饰改性研究，如沉积贵金属，半导体复合、掺杂过渡(非)金属以及染 料敏化等，旨在抑制光生电子和空穴的复合来提高其量子效率或者使吸收光谱向可见光扩展来提高 太阳能利用率。我们通过无机离子原位修饰和过渡金属氢氧化物等方法提高了纳米Ti02的光催化活 使其在可见光下发生降解，这为Ti02在可见光下降解无色有机污染物提供了一条新途径。本文选择 一系列含有不同官能团取代的芳环化合物为研究对象，揭示了无色有机污染物与纳米Ti02发生 在可见光下处理高毒性的Cr(VI)。因而，本文选择低分子量无毒且易被矿化的有机酸(如酒石酸)作为 牺牲剂原位修饰纳米Ti02，研究此体系在可见光下光催化还原Cr(V1)的能力。 2．实验部分 光催化实验在自制的反应器中进行：可见光源为500W碘钨灯，被安置在注有冷却水的圆柱形 O．1mM 双层硬质玻璃冷凝套中，冷凝套外用滤光片滤去波长420am的光。在反应器中加入50mL mM 有机污染物和(或)0．2 Cr(VI)溶液，用稀硫酸或氢氧化钠调节pH一3．0，而后加入o．05g纳米Ti02， 先于暗处搅拌吸附20min，然后开始光照，定时取样。样品经离心过滤后，利用HPLC测定有机物 的剩余浓度。Cr(VI)采用二苯碳酰二肼分光光度法测定。 3．结果-5讨论 3．1Ti02可见光降解无色有机污染物的构效关系研究 除苯甲酸外，苯酚和水杨酸等均能在可见光照射下发生缓慢降解。这是因为水杨酸等与氯酚一样与 127 Ti02形成具可见光吸收的络合物，在可见光照射下，络合物被光激发，电子就由这些有机物分子向 Ti02导带跃迁，从而导致有机物发生光催化氧化降解，这就是Ti02可见光催化降解无色有机污染 物的荷电转移(CTC)机理。对比这四种有机物的降解情况可知，仅含羧基的芳香族化合物(苯甲酸)不 能与Ti02发生有效的CTC．反应，未能观察到其降解；但被羟基取代的芳香族化合物则均能发生不 同程度的降解。 考虑到电子转移在CTC．反应中起着关键作用，我们对有机物的最高占据轨道能EHOMO和电 和降低了VIP，从而更有利于电子由有机物向Ti02导带迁移，加快其光催化降解；同时，高电子云 密度和低VIP使有机物更易于被自由基进攻氧化。而吸电子基团(羧基)的作用刚好相反。若将有机 其回归方程为1000 korg=30．2+131．4EHOMO(R=0．90)和1000korg=42．9—4．8VIP(R=0．95)。 利于芳香族污染物的光催化降解。 4。1 128 3．2电子捕获剂对有机污染物CTC．降解反应的影响 此外，电子捕获剂的存在可有效阻止电子与有机物的复合，从而加速有机污染物的可见光光催 化降解。例如向溶液中通N2后，作为电子受体溶解02的浓度迅速下降，导致其捕获电子的能力下 在可见光下还原Cr(W)。 3．3低分子量有机酸对Ti02可见光光催还原Cr(VI)的影响 考虑到上述无色芳环化合物自身的毒性大、矿化程度低，不宜作为处理Cr(VI)的牺牲剂，我们 发现利用一些无毒或低毒的低分子量有机酸(如酒石酸等)原位修饰Ti02也能显著提高其在可见光下 了探讨。 参考文献 eta1．，J．Photochem．Photobi01．A 【1】N．Wang，Z．Chen，L．Zhu Chcm．，2007，191，193-200． etai．J．Photochern．Photobi01．A 【2】N．Wang，L．Zhu，J．Li Chem．，2008，198，282—287． J．Photochem．Photobi01．A 【3]N．Wang，Y．Xu，L．Zhu Chem．，2009，201，121-127．