圖6不同pH值下的染料降解率
由圖6可以看出,pH值3是最佳的降解環境。在強酸性降解環境中,降解率明顯高于其它條件,但pH值為5時的降解率有所下降。弱堿性環境中,降解率要優于中性環境。
溶液初始pH值對光催化降解的影響比較復雜。一方面,溶液初始pH值直接影響催化劑表面所帶的電荷性質和污染物在催化劑表面的吸附行為;另一方面,溶液初始pH值還影響了半導體催化劑在水中的聚集顆粒大小和催化劑的能帶位置。在較低的pH值條件下,TiO2分子表面的電勢為正,有利于光生電子向TiO2表面遷移,抑制光生電子與空穴的復合,從而提高TiO2的光催化活性。在弱堿性溶液中,TiO2的表面帶負電荷,有利于其表面吸附空穴,使其具有高活性的空穴,在反應過程中消耗吸附在表面的H2O和OH-,并將其氧化成具有強氧化活性的·OH自由基。
2.4.4重復利用性
圖7為納米TiO2負載薄膜多次使用后的降解效果。
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圖7納米TiO2負載薄膜重復使用的降解率
由圖7可以看出,負載型催化劑使用5次后的降解率略有下降,但5h后的降解率仍可達到91.6l%,僅降低了6%左右。這可能是因為原先簡單附著在纖維表面的零散TiO2納米顆粒掉落,但其含量極低;而棉纖維素纖維含有大量的羥基,親水性強,因此除了外部浸軋作用力之外,納米TiO2還可通過氫鍵、范德華力與棉纖維的結合,增加了其與棉纖維結合牢度。試驗制備的負載型催化劑的重復利用效果較好,達到了循環利用的目的。
2.4.5酸性橙Ⅱ的降解歷程
用制備的催化材料降解初始濃度為30mg/L的酸性橙Ⅱ,采用UV-VIS光譜儀對光催化降解酸性橙Ⅱ之后的溶液進行190~600nm波長掃描。圖8為不同光照時間后酸性橙Ⅱ的波長掃描圖。
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