為了考察光催化劑可重復使用的次數,用300℃焙燒的催化劑降解初始濃度為20mg/L、pH為2.4的二甲酚橙溶液,一次降解實驗后,離心分離出的催化劑烘干后再進行下次實驗,如此重復操作10次,實驗結果如表3所示。實驗結果表明:隨著光催化劑重復使用次數的增加,光催化活性相應地呈下降趨勢,這是由于在多次降解過程中,降解的產物附著在催化劑的表面,使催化劑活性位減少,使催化劑的催化性能降低。該催化劑的活性較高,在重復使用10次后對二甲酚橙溶液的降解率仍超過85%。
2.6 TiO2光催化氧化機理 TiO2是典型的n型半導體。半導體粒子含有能帶結構,這種能帶結構是由充滿電子的低能價帶(Valent band,VB)和一個空的高能導帶(Conduc-tion,CB)構成的,它們之間由禁帶分開,當半導體受到能量等于或大于禁帶寬度的光照射時,價帶上的電子被激發,從價帶躍過禁帶進入導帶產生自由電子e-,同時在價帶上產生相應的空穴h+,形成電子-空穴對。光生空穴(h+)有很強的得電子能力,可奪取吸附在半導體顆粒表面的有機物或溶劑中的電子,使原本不吸收入射光的物質被活化氧化,而電子受體則可以通過接受表面的電子而被還原。其過程如下圖所示[11]:
常用的寬帶隙半導體的吸收波長閾值大都在紫外區域,而在太陽光譜中,紫外部分僅占太陽總輻射的5%,因此如何延長激發波長一直是光催化改性研究的一個重要方向。
3·結語
納米TiO2對二甲酚橙的降解效果較好,焙燒溫度、溶液pH值、溶液初始濃度和降解時間對二甲酚橙的降解率影響很大,當焙燒溫度為300℃,溶液呈酸性或弱堿性,二甲酚橙溶液初始濃度為20mg/L,降解30min后降解率較高。納米TiO2活性較高,在重復使用10次后對二甲酚橙溶液的降解率仍超過85%。
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