探析负载型二氧化钛光阳极光电催化降解酸性红b

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1、广东工业大学硕士学位论文负载型二氧化钛光阳极光电催化降解酸性红B姓名：林治顺申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：潘湛昌20070501摘要本文采用溶胶．凝胶法，以泡沫镍片为载体，制备了负载型的半导体二氧化钛光催化剂，并对其进行了XRD、SEM等表征．以制备的负载型光催化剂为工作电极，铂电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，主波长为253．5rim的紫外灯(9w)为光源，设计并制作了适合实验室研究工作的光电催化降解反应装置。选择具有代表性的染料酸性红B为降解对象，在光电催化降解反应装置内对其进行了光催化、光电催化降解反应的研究，探讨了影响降解速率的一些因素，如外加

2、电压、反应温度、溶液p8值、催化剂掺杂铂等。通过利用721．分光光度计测定目标物降解过程的吸光度以考察降解效率；以COD消解装置、吸光度法测定反应过程CoD的降解情况；采用紫外一可见光分光光度计对降解溶液进行中间过程的扫描，以观察降解反应性能；采用平面波赝势(PWPP)方法进行密度泛i函(DFT)总能量计算，模拟计算pt(IV)掺杂对Ti02光催化晶体结构的影响。结论如下：通过XRD表征，制得的薄膜电极中的二氧化钛主要是锐钛矿晶型，具有良好的催化活性，可以有效地降解水溶液中的酸性红B。泡沫镍导电性能良好，是光催化剂的良好载体。实验结果表明在室温(29℃)条件下，外加电

3、极电位+o．05V、溶液初始pH值4．0时紫外光照120分钟，水溶液中的酸性红B降解率可达85．5％，其COD去除率也达84％。催化剂掺杂一定的铂可以提高其催化活性，催化剂掺3％Pt(Ⅳ)，在外加电极电位-tO．05V，溶液pH值4．0时紫外光照60min可以使酸性红B达到98％的降解率，COD去除率达到94％。由降解前后溶液的紫外一可见光谱扫描表明ARB得到了破坏，基本分解成小分予物质。通过改变反应温度进行动力学研究，结果表明，该反应为一级反应，其活化广东T业大学硕’f：学位论文能为32．75kJ／tool。通过平面波赝势口wPp)方法进行密度泛函(DFl)总能量计

4、算。对Pt(Iv)掺杂催化剂的的晶体结构进行研究，计算结果表明，P“I、，)掺杂锐钛矿TiO,z晶体后禁带(Eg)变小，Ti02的禁带之中形成了杂质能级，使得Ti02的费米能级降低，从而使电子一空穴的复合几率降低，增强了光催化的活性。关键词：光电催化；TiOz；Pt掺杂；酸性红B；降解；动力学；平面波赝势nABSTRAOTImmo明ized1j02thin碰melectroded印osited∞po∞砸niekclwempf印aredby∞1．gelmethodandwerecharacterizedbyXRD，SEM．Thephotoclcctmc缸蛳icaPEC)

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