磁性可回收光催化剂的制备及降解特性研究
Ti02作为一种常用的光催化剂,具有无毒、稳定、廉价及无二次污染等优点.但Ti02较宽的禁带宽度限制了其对可见光的利用率,而且处理完毕后也不容易将其回收利用,增加了运行成本.针对这些缺点,本研究提出了复合Bi203提高可见光利用率,以及赋予催化剂磁性以实现分离回收的策略对Ti02进行改性.采用溶剂热法制备了纳米Fe304,采用溶胶-凝胶法制备了Ti02和Fe3O4/TiO2复合光催化剂,重点考察了Fe304掺杂量、催化剂煅烧温度和煅烧时间对复合催化剂性能的影响.采用XRD、TEM和DRS等方法对制备的Fe3O4/TiO2复合光催化剂进行了表征,在紫外光下对甲基橙溶液进行了光降解实验.实验表明当Fe304掺杂比例为5%,煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h时,制备的催化剂对甲基橙溶液去除效果最好;催化剂的最佳投加量为1g/L,最适pH为3,FeO4/TiO2复合光催化剂对甲基橙的去除率随溶液初始浓度增加而降低.采用溶胶-凝胶法制备了Fe3O4/TiO2复合光催化剂,在两相光催化剂具有良好磁性的基础上,进一步对其进行改性,提高了光催化剂对可见光的利用率.重点考察了Bi203的掺杂量、催化剂煅烧温度和煅烧时间等因素对复合光催化剂性能的影响.采用XRD、TEM、XPS和DRS等方法对制备的Fe3O4/TiO2/Bi2O3催化剂进行了表征,并在模拟太阳光下对甲基橙溶液进行了光降解实验.实验表明,当Bi203掺杂比为2%,煅烧温度为400℃,煅烧时间为1h时,制备的复合光催化剂性能最好;最佳投加量为1g/L;最佳pH为3;随着重复利用次数增加,复合光催化剂回收率和光催化性能逐渐下降,但依然可保持较好的效果;XRD结果表明制备的复合光催化剂中Ti02以锐钛矿形式存在;TEM结果表明制备的复合催化剂呈均匀球形,Fe304位于中央形成磁核,Ti02和Bi203覆盖在Fe304表面形成壳;DRS结果表明相对于纯TiO2,复合光催化剂的吸收光谱发生了明显的红移;XPS结果表明Fe、Ti和Bi在复合光催化剂中分别以Fe3O4、TiO2和Bi203形式存在.对比实验表明最终制备的Fe3O4/TiO2/Bi2O3复合光催化剂对甲基橙的去除率明显高于纯TiO2.
- 作者：
- 邵勇
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 董晓丽
- 中图分类号：
- O643.36
- 关键词：
- 磁性Fe3O4/TiO2/Bi2O3；溶胶-凝胶法；可见光；光催化活性
- Magnetic Fe3O4/TiO2/Bi2O3； Sol-gel； visible light； Photocatalytic activity