微反应器中二氧化钛-过氧化氢协同光催化降解及其应用论文

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1、微反应器中二氧化钛/过氧化氢协同光催化降解及其应用论文叶美英李宝兴叶荣民刘金华【摘要】在微流控芯片中利用二氧化钛/过氧化氢(TiO2/H2O2)催化体系进行有机物的光催化降解及环境水样重金属分析。通过在微流控芯片中涂覆多孔纳米TiO2涂层，并以UVLED为光源，制备光催化微反应器。以H2O2为光催化氧化剂，在光强为80m图2.3TiO2/H2O2协同光催化氧化及在线检测如图1所示的光催化反应装置，以UVLED点光源为紫外光源，紫外光斑照射芯片通道部分。注射器A和B中分别为0.2mmol/L亚甲基兰溶液和一定浓度的H2O2溶液，以一定流速导入微通道中，进行

2、光催化反应。将C端出口用硅胶管(250mm×0.5mmi.d.,2.1mmo.d.)直接接入紫外可见分光光度计的流通检测池(体积为60μL)中进行在线检测。检测前用空气将导管及流通池内溶液推出，避免反应液被稀释。以时间扫描模式测定611nm处反应产物吸光度随时间变化情况。吸光度稳定后，对反应产物进行光谱扫描。通过分别测定经TiO2光催化降解的亚甲基蓝溶液在611nm处的吸光度(Ax)和经空白芯片中光降解的亚甲基蓝溶液在611nm处的吸光度(Ab)，计算亚甲基蓝的光降解率(η)，η(%)=100×(Ab-Ax)/Ab。反应结束后，微流控芯片中残留的亚甲基兰用1

3、0%H2O2在100μL/h的流速、紫外光照条件下完全降解，以清洗通道。2.4含富里酸水样中Zn2+和Cd2+的检测2%富里酸水溶液用0.45μm滤膜过滤后，与Zn2+和Cd2+标准溶液混合，配成富里酸浓度为2.5g/L;Zn2+和Cd2+浓度分别为0.25g/L的混合水样。将含富里酸水样置于注射器A中，注射器B中装入4%H2O2溶液，在一定的流速下通过TiO2涂层微流控芯片进行光催化降解。收集流出液，与1mol/LNH4OHNH4Cl缓冲溶液1∶1(V/V)混合，加入0.15gNa2SO3以除去多余的H2O2，用线性扫描伏安法在-0.2～-1.3V范围内

4、测定Zn2+和Cd2+的还原电流。3结果讨论3.1催化体系选择分别考察了TiO2，H2O2，TiO2/H2O2作为催化体系的亚甲基兰紫外光降解反应情况(图3)。单独用H2O2或TiO2作为光催化氧化剂，亚甲基兰光降解程度并不明显。而采用TiO2/H2O2协同催化时，亚甲基兰的降解率达到99.1%(以611nm处吸光度计算)。可见，TiO2/H2O2协同催化图3不同催化剂条件下亚甲基兰紫外光降解产物的吸收光谱图d.TiO2涂层芯片，4%H2O2(PotocatalysisB)CMB：0.2mmol/L;CH2O2：4%;流速(Floe)：19s。(a)光照面积

5、(Irradiationarea)：77mm2;(b)光强(Lightintensity)：80mBatdifferentfloBa.TiO2涂层芯片(TiO2coatedmicroreactor);b.未涂层芯片(TiO2freemicroreactor)。光强(Lightintensity)：80mR,MartinST,.freelannDartínezAriasA.CatalysisToday,2009,143(34):247～2525GarciaJC,OliveiraJL,SilvaAEC,OliveiraCC,NozakiJ,deSouzaN

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7、logyA:Chemistry,2004,167:95～9910MatsushitaY,OhbaN,KumadaS,SakedaK,SuzukiT,IchimuraT.ChemicalEngineeringJournal,2008,135(S1):S303～S30811DanielD,GutzIGR.Electrochemistrymunications,2007,9(3):522～52812YINXueFeng(殷学锋),SHENHong(沈宏),FANGZhaoLun(方肇伦).ChineseJ.Anal.Chem.(分析化学)，2003，31(1)

8、:116～11913IzumiI,DunnKO,Fa