基于吸附-光催化體系的懸浮型光催化反應(yīng)器的研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化作為一種新興技術(shù)，意在將綠色太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能、電能等，以解決全球能源危機(jī)、凈化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。目前已開(kāi)發(fā)出多種新型光催化劑應(yīng)用于染料廢水的凈化，但是研究工作仍主要圍繞粉體光催化劑的制備。而開(kāi)發(fā)出有效的的工藝以固定光催化劑并設(shè)計(jì)高效光催化反應(yīng)器以克服粉體光催化劑不易分離、難回收等不利因素是實(shí)現(xiàn)光催化的大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。本文采用溶膠凝膠法在空心輕質(zhì)玻璃珠表面涂鍍不同光催化薄膜，應(yīng)用于懸浮玻璃珠光催化反應(yīng)器中以處

2、理模擬染料廢水。玻璃球表面形成的可見(jiàn)光催化薄膜厚度均勻，催化活性高；采用在溶液底部鼓泡的方式推動(dòng)懸浮玻璃珠勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使得染料廢水在催化劑薄膜表面形成均勻的液膜以充分吸收照射光，克服了染料廢水對(duì)光的屏蔽作用。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、臖i2O3/TiO2@ SiO2微球可見(jiàn)光催化劑固載薄膜應(yīng)用于懸浮型光催化反應(yīng)器的研究。用Sol-gel法在空腔玻璃球表面涂鍍Bi2O3/TiO2@SiO2@Glass balls薄膜，優(yōu)化出了最佳B

3、i/Ti=1.0 mol％，Ti/Si=0.5 mol%，實(shí)驗(yàn)中借助于氧化硅微球的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光下吸附-光催化的協(xié)同作用。在光反應(yīng)器方面，參考文獻(xiàn)的設(shè)計(jì)，根據(jù)工程設(shè)計(jì)原理，成功的構(gòu)建了懸浮型光催化反應(yīng)器；在反應(yīng)器參數(shù)方面，也是優(yōu)化了反應(yīng)器的工藝參數(shù)，提高了染料廢水的處理能力。
　　⑵AgCl/BiOCl@介孔 SiO2增強(qiáng)吸附-光催化薄膜應(yīng)用于懸浮型光催化反應(yīng)器的研究。旨開(kāi)發(fā)新型高效非鈦可見(jiàn)光催化薄膜，采用液相沉積法制備了AgC

4、l/BiOCl薄膜。采用FESEM、XRD和UV-vis DRS等測(cè)試手段對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，獲得的AgCl/BiOCl薄膜表面均勻，原位引入的Ag粒子的等離子共振效應(yīng)使得薄膜材料的可見(jiàn)光吸收性能獲得很大提高。將該薄膜應(yīng)用于懸浮型反應(yīng)器，對(duì)羅丹明B、甲基橙、對(duì)氯苯酚等具有優(yōu)異的降解性能。同時(shí)該催化劑薄膜性能穩(wěn)定，可多次重復(fù)使用。介孔材料的吸附也沒(méi)有真正起到降解的作用，只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相。光催化氧化法可使其徹底礦化，不

5、產(chǎn)生二次污染，主要原理是：半導(dǎo)體在紫外光的照射下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，它們?cè)诎雽?dǎo)體表面分別與不同的基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，最終使有機(jī)物污染物得到降解。
　　⑶光催化劑植入高曲率玻璃球應(yīng)用于懸浮型反應(yīng)器的研究。懸浮型光催化反應(yīng)器中，對(duì)于負(fù)載化的納米薄膜，在光催化過(guò)程中薄膜的的穩(wěn)定性和重復(fù)性是鍍膜工藝中的難題；對(duì)于光催化劑，一些催化劑在光照下，會(huì)有光腐蝕、光分解的現(xiàn)象,就使得催化劑的使用受限，將催化劑植入到玻璃球原始材料中，就相對(duì)的可以來(lái)解決部分催