兼具光催化和类Fenton活性的Co—TiO2催化机理研究.pdfVIP

锨 材 料 2013年第24期(44)卷 文章编号：1001—9731(2013)24—3616-06 兼具光催化和类 Fenton活性的Co—TiO2催化机理研究 陈晴空 ，吉芳英 ，郭 倩 ，关 伟 ，晏 鹏 ，徐 璇 (1．重庆大学 三峡库区生态环境教育部重点实验室 ，重庆 400045； 2．林同梭国际工程咨询 (中国)有限公司，重庆 401121) 摘 要： 采用溶胶一凝胶 法制备 了Co—TiO。催化剂。 子二次污染和化学污泥等缺点 。 研 究了不同掺钴量和焙烧温度下，催化剂的可见光光 本文以Co计离子掺杂 TiO。制备出同时具有可见 催化和类 Fenton活性 ，并通过 XRD、UV—DRS和 XPS 光光催化和类 Fenton活性的Co—TiO。催化剂。以苯 对催化剂的结构进行表征 ，分析 了催化机理。结果表 酚为 目标降解物，结合 XRD、XPS等表征手段研究了 明，Co 掺杂使 Co—Ti0。同时获得 了可见光光催化和 其催化反应机理 。 类 Fenton活性 。当掺钴量为 1．0 ，500℃焙烧 时，苯 2 实 验 酚的光催化 降解率达到 52．3 ，类 Fenton降解率为 65．3 。 2．1 Co—TiO2制备 关键词： 类Fenton；光催化；钴 ；二氧化钛 ；苯酚 将 10mL钛酸四正丁酯滴加到 40mL无水 乙醇 中图分类号 ： X703．1 文献标识码 ：A 中，剧烈搅拌 30min得 到浅黄色透 明溶液 A；把 4O D0I：10．3969／j．issn．1001—9731．2013．24．021 mL无水乙醇 、5mL冰醋酸、4mLCo(NO。) 的水溶 液混合搅拌 30min得粉红色透明溶液 B。再把 B滴 l 引 言 入 A中，并持续搅拌 60min得 Co—TiO 溶胶 ，静置 高级氧化 (AOPs)被认为是处理水 中难降解有机 180rain得粉红色凝胶。将凝胶在 60。C下烘干，研磨 污染物最有潜力技术 ，是通过不同途径产生强氧化性 成粉末。最后在设定温度 (4OO、500、600℃)的马弗炉 自由基 (如 ·OH、SO ·一)将有机污染物分解成小分 中焙烧 6h，即得到所需要 的 Co—TiO 催化剂 。掺钴 子甚至矿化成 CO 和 H O。然而 ，不同的 自由基产生 量分别为 0．5 、1．0 、1．5 (摩尔分数)。按 同样步 方式需要不同的工艺条件 ，对不同水质 的废水可能意 骤，将 B溶液中的Co(NO。)水溶液换成去离子水，即 味着高处理成本 。如 TiO 光催化需要紫外光激发 、 得纯 TiO 。 反应速率慢 ；传统 Fenton反应则需要 pH值 2～3的 2．2 光催化和类Fenton活性试验 环境且不易控制 。因此 ，若能将 多种高级氧化技术有 光催化和类 Fenton反应容器均为 l_0L烧杯，反 效地结合也许是提高处理能力、减少技术 限制的有效 应液为 50．0mg／L的苯酚溶液 1．0L，反应温度 25 途径 。如 UV／Fenton_l、UV／TiO2／H2O2ll2和 UV／ ℃，pH值不做调整。 TiO ／Fe ／H O [3处理效果均好于单一技术。 光催化试验光源为 1000W 长弧氙灯 (配 420nm 但均相 Fenton试剂 中的 Fe 可能会导致水 中铁 滤光片滤去紫外光)，距离烧杯顶部 8cm，光照强度为 离子浓度过高还易产生大量 Fe(OH)。沉淀 ，增加运行 200mW ／cm。，烧杯外套水冷装置 ，防止