欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:36635811
大小:603.00 KB
页数:12页
时间:2019-05-13
《纳米TiO2ZnO光催化降解氯胺磷研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、纳米TiO2/ZnO光催化降解氯胺磷的研究尹荔松基金项目:中国博士后基金资助项目(20060390878);湖南省博士后基金资助作者简介:尹荔松(1971—),男,湖南邵阳人,教授,博士后,硕士生导师,从事纳米功能材料研究通讯作者:杨硕(1982—),男,河南洛阳人,硕士研究生,从事纳米功能材料研究,杨硕,朱剑,范海陆,谭敏,陈永平(中南大学物理科学与技术学院,湖南长沙,410083)摘要:采用溶胶-凝胶法制备了不同比例的纳米TiO2/ZnO复合半导体光催化剂,并利用XRD,FE-SEM等手段对样品的结构和形貌进行表征。选用有机磷药氯胺磷为光催化降解对象,利用钼锑抗分光光度法测量并计算降解率,
2、研究了溶液初始浓度、催化剂用量、催化剂的不同配比、热处理温度及溶液的pH值等因素对光催化降解效果的影响。实验结果表明:对于初始浓度4.5mg/L的氯胺磷溶液,催化剂用量为0.6g·L-1时,TiO2与ZnO的最佳比例为10:1,最佳热处理温度为500℃。反应进行5h后,最大降解率可达到44.1%。在酸性及碱性介质中均有利于氯胺磷的降解,降解后溶液pH值都向中性趋近。关键词:二氧化钛;氧化锌;光催化;氯胺磷中图分类号:O643.31.引言有机磷农药是世界上生产和使用得最普遍的农药品种。虽然它的大量使用提高了作物产量,但研究发现有机磷农药具有烷基化作用,能对人和动物产生中毒症状,并对环境造成危害[
3、1]。中国是有机磷农药生产大国,年产量在20万吨以上。普遍使用的结果使公共水体遭到污染,所以研究有效处理有机磷农药的方法具有重要的现实意义。目前常见的有机磷农药的降解方法主要有化学氧化降解、生物降解[2]、光催化降解等。其中光催化法具有很多优点,可以无选择性地将污染物完全降解为H2O、CO2、PO43-等,无二次污染。常见的催化剂有TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3等,而其中纳米TiO2作为一种新型光催化剂,既具有较高的光催化活性,又具有价格便宜、来源广、在酸碱条件下稳定、无毒等特点,因而纳米TiO2广泛应用于环境污染处理、废水治理以及农药降解等领域。但纳米TiO2光催化剂仍存在以下
4、问题[3~4]:(1)光生载流子复合率高,光催化反应效率低;(2)一般只能被紫外光激发,太阳能利用率低(约5%)。由于单一的半导体催化剂的缺陷,复合半导体催化剂的研究日益受到重视,此种催化剂克服了单一半导体催化剂量子效率低的缺点,增大了材料的比表面积,增加了活性位置,改善了反应的动力学条件,减小了禁带宽度,扩展了光谱响应范围[5~6]。在本文中,采用溶胶-凝胶法自制纳米TiO2/ZnO半导体粉末,对有机磷农药氯胺磷进行光催化降解,并对影响光催化效果的因素进行了研讨。2.实验部分2.1实验材料(1)自制不同配比纳米TiO2/ZnO催化剂。(2)45%氯胺磷原药(标准样品)。氯胺磷分子式为:C4H
5、9Cl3NO3PS,其化学结构式为:2.2主要实验试剂无水乙醇(AR),钛酸正四丁酯[Ti(OC4H9)4](CP),硝酸锌[Zn(NO3)2·6H2O](AR),酒石酸锑钾(CP),钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O](AR),冰醋酸(AR),盐酸(AR),氨水(AR)。2.3主要实验仪器和装置SX2-2.5-12型箱形电阻炉,DHG-9030型电热恒温鼓风干燥箱,RS-232Ⅱ型精密电子天平,HJ-4型磁力加热搅拌器,HH-2型数显恒温水浴锅,WFZ-UV-2100型紫外可见分光光度计,25W紫外灯,800型离心机。2.4纳米TiO2/ZnO半导体材料制备实验中以冰醋酸为螯合剂,盐
6、酸氨水为催化剂,将无水乙醇按总体积分成两部分[7]。占总体积2/3的无水乙醇与钛酸丁酯及冰醋酸充分混合,制成原液;取定量Zn(NO3)2·6H2O融于另外1/3的无水乙醇与去离子水及催化剂的混合液配成滴加溶液。在室温及强烈搅拌条件下,将滴加溶液缓慢滴入原液中,并调节PH值,制得透明稳定溶胶,继续搅拌后放置6~7h后转变为凝胶。将此凝胶放入电热恒温鼓风干燥箱,在80℃下干燥2h后成为干凝胶,用玛瑙钵研磨干凝胶,得到白色粉末。选取适量粉末在电阻炉中煅烧(温度和时间根据需要设定),得到纳米级TiO2/ZnO粉末。2.5实验原理和方法2.5.1实验原理主要通过检测终产物中的PO43-的浓度来测算氯胺磷
7、的降解率,式样分析采用钼锑抗分光光度比色法测定PO43-的浓度,然后根据下式计算氯胺磷的降解率α:式中Pt为光照时间t后反应液中无机磷的含量,P0为光照前反应液中总有机磷的含量。2.5.2实验方法以自制纳米TiO2/ZnO粉体光催化降解氯胺磷。打开光源15min,使其光强基本稳定。将纳米TiO2/ZnO粉体加入到配好的氯胺磷溶液中,在25W紫外灯照射下进行反应,光源距离液面7.5cm,同时进行电磁
此文档下载收益归作者所有