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1、------------------------------------------------------------------------------------------------掺杂改性纳米二氧化钛降解有机污染物第27卷 第5期 影像科学与光化学Vol.27 No.5 研究论文掺杂改性纳米TiO2降解挥发性污染物及产物研究赵 鹏,刘杰民,范慧俐,韦 1112,何荣亮,曹文斌22(1.北京科技大学应用科学学院,北京100083;2.北京科技大学材料科学学院,北京100083)摘 要:本文系统研究了水热法制备的铁掺杂纳米TiO2和氮掺杂纳米
2、TiO2在可见光照射下对挥发性有机物(volatileorganiccompounds,VOCs)的降解能力和降解产物.铁掺杂纳米TiO2和氮掺杂TiO2对光的吸收边分别红移到540nm和580nm;在可见光下具有良好的催化活性,24h内对挥发性有机物的降解率达20%—50%,降解后的最终产物可能主要为CO2.关键词:掺杂纳米TiO2;可见光;降解效率;挥发性有机物文章编号:1674-0475(2009)05-0367-06 中图分类号:O6 文献标识码:A随着人类社会生活的不断发展,人们大部分时间都是在居室、办公室和交通工具等相对密闭的空间度过
3、,因此室内空气质量越来越引起关注,各国都制定了更为严格的标准以便控制室内空气污染.发展新型实用的环保处理技术越来越迫切,光催化氧化技术是近年来迅速发——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------展起来的治理技术之一,其中纳米TiO2光催化材料具有良好的光催化效应、稳定性好和廉价的优点,可利用光能降解和矿化空气中大多数有机污染物[1,
4、2],因而受到广泛关注.但通常TiO2只有在紫外光下才具有光化学催化活性,必须以紫外光作为光源,限制了它的推广应用[3,4].近几年通过过渡金属和非金属粒子掺杂改性,利用TiO2光催化降解有机污染物的研究取得了关键性进展,激发光由紫外区扩展到了可见区[5-8],实现了直接利用可见光降解和矿化污染物.本文使用本课题组采用水热法制备的铁掺杂和氮掺杂纳米TiO2粉体,研究了不同掺杂方式所制备催化剂的光催化活性,对降解后的产物进行了探讨.1 实验部分收稿日期:2009-04-15;修回日期:2009-06-04.通讯联系人:刘杰民,E-mail:liujm@
5、sas.ustb.edu.cn.基金项目:国家自然科学基金(20877008,20407003).作者简介:赵 鹏(1976-),男,博士研究生,主要从事大气环境污染物控制研究. 368影 像 科 学 与 光 化 学第27卷 1.1 仪器及试剂反应釜(2L);抽滤瓶;真空泵及沙芯漏斗真空干燥箱;普通干燥箱;美国FinniganTraceGC2000/DSQ气质联用仪;两个1m密闭实验舱(自行研制);JX-2型自动热解析仪(北京中惠普分析技术研究所);QC—2型大气采样仪(北京市劳动保护科学研究院);Tenax-TA不锈钢吸附管(北京市劳保所科技发展
6、公司).——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------分析纯TiCl3溶液;工业级TiOSO4,其中TiOSO4的主要成分为:TiOSO4·2H2O≥93%,游离H2SO4≤7%,H2O≤5%;工业级尿素,氮含量≥46.6%;工业级TNC,含量≥99%;混合标准溶液(国家环境保护总局标准样品研究所):苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、邻二甲
7、苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、正十一烷(质量浓度为1000μg/mL),MTBE(甲基叔丁基醚).光催化材料:自制备铁掺杂纳米TiO2、氮掺杂纳米TiO2.1.2 实验方法(1)催化剂制备将一定量TiOSO4、CO(NH2)Fe(NO3)2、3·9H2O等与适量蒸馏水混合后注入高压反应釜中,预置体系初压为6MPa,搅拌速度为300r/min,在150℃下反应4h后取出样品,最后在60℃下干燥24h后得到淡黄色的铁掺杂纳米TiO2粉体.将一定量的TiCl3、尿素及适量水混合后,注入高压反应釜中,搅拌速度固定为300r/min,在190℃下反应2h后取
8、出样品,最后在60℃下干燥24h后得到淡黄色/黄色的氮掺杂纳米TiO2粉体.(2)催化剂评价用自来水冲洗试验
