基本信息
- 项目名称：
- 载N、S TiO2分子筛光催化降解亚甲基蓝的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文探讨了光催化的反应机理，讨论了影响TiO2光催化反应活性的因素，据此为了提高TiO2 的光催化性能，采用溶胶-凝胶法合成了以丙三醇为模板剂，以不同方式掺杂了S、N 的TiO2分子筛。
- 详细介绍：
- 本文探讨了光催化的反应机理，讨论了影响TiO2光催化反应活性的因素，据此为了提高TiO2 的光催化性能，采用溶胶-凝胶法合成了以丙三醇为模板剂，以不同方式掺杂了S、N 的TiO2分子筛。用亚甲基蓝溶液模拟污水，用卤钨灯模拟阳光，根据样品对亚甲基蓝溶液的降解率来研究掺杂后的TiO2的可见光光催化活性。结果表明，不同制备方法得到的改性后的TiO2均表现出可见光光催化活性，其中以N和S同时掺杂所得样品催化效果最好，180分钟降解率达到75％。并且改性后的TiO2具有更好的沉降性能，便于回收利用，在污水处理领域具有广泛的实际应用价值。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 从能源利用和环境保护两方面来考虑，进行利用太阳能的光催化剂开发和应用。 解决TiO2的固载和表面改性问题，制备出DCQ- TiO2-SBA-15 无机-有机纳米复合材料，扩展分子筛的应用范围，提高TiO2的光催化活性，延展光敏材料的吸收光谱范围，使其由紫外光区扩展到可见光范围，使催化反应能以太阳光作为能源，降低成本，提高光催化效果，并研究其对有机染料靛红的光脱色降解能力。
科学性、先进性及独特之处
- 半导体多相光催化作为一项新的污染治理技术, 日益受到重视。中孔分子筛材料可以用作废水处理体系的催化剂和载体。解决TiO2的固载和表面改性问题，制备出DCQ- TiO2-SBA-15 无机-有机纳米复合材料，扩展分子筛的应用范围，提高TiO2的光催化活性，延展光敏材料的吸收光谱范围，使其由紫外光区扩展到可见光范围，使催化反应能以太阳光作为能源，降低成本，提高光催化效果。
应用价值和现实意义
- 半导体多相光催化作为一项新的污染治理技术, 日益受到重视。采用二氧化钛作为一种光催化剂具有化学性质稳定、无毒、成本低等优势，中孔分子筛材料可以用作废水处理体系的催化剂和载体。
学术论文摘要
- 载N、S TiO2分子筛光催化降解亚甲基蓝的研究 本文探讨了光催化的反应机理，讨论了影响TiO2光催化反应活性的因素，据此为了提高TiO2 的光催化性能，采用溶胶-凝胶法合成了以丙三醇为模板剂，以不同方式掺杂了S、N 的TiO2分子筛。用亚甲基蓝溶液模拟污水，用卤钨灯模拟阳光，根据样品对亚甲基蓝溶液的降解率来研究掺杂后的TiO2的可见光光催化活性。结果表明，不同制备方法得到的改性后的TiO2均表现出可见光光催化活性，其中以N和S同时掺杂所得样品催化效果最好，180分钟降解率达到75％。并且改性后的TiO2具有更好的沉降性能，便于回收利用，在污水处理领域具有广泛的实际应用价值。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [ 1 ] 许凤秀,冯光建,刘素文等. TiO2降解有机染料废水的研究进展[J].硅盐酸通报，2008，27（5）：991-995. [ 2 ] 王晓燕,冀志江,张连松等. 海泡石液相原位负载金红石型TiO2研究[J]. 硅酸盐学报, 2006, 34(8) : 9322936. [ 3 ] Yamazaki S, Yoshida A,Abe H. Photocatalytic degradation of chloroform in the gas phase on the poro2TiO2 pellets: Effect of CI accumulated on the catalyst surface[ J ]. J Photochem Photobiol A: Chem , 2005, 169 (2) : 191-196.
同类课题研究水平概述
- 自1972年Fujishima A和Honda K发现N-型半导体TiO2电极受光照激发后可发生水的光电催化分解反应以来，多相光催化技术在近30年来得到了迅速发展[1-3]。 半导体多相光催化作为一项新的污染治理技术, 日益受到重视。它在废水处理中的应用潜力, 已有许多文献报道。其中二氧化钛作为一种光催化剂由于其化学性质稳定、无毒、成本低等优势，越来越受到人们的广泛重视。但普遍采用的纳米二氧化钛悬浮相光催化剂由于其易失活,易凝聚和难回收等弱点,严重限制了这一体系在水处理方面的应用和发展.中孔分子筛材料的合成成功为解决这一难题带来了一线曙光,引起国内外的普遍关注,有些中孔分子筛材料已被用作非水处理体系的催化剂和载体。 但TiO2由于其禁带宽度较宽（Eg=3.2eV），只能被太阳光中波长等于或小于387nm的近紫外部分所激发，太阳能利用率低，能利用的太阳能仅占总太阳光强的大约3%。为了提高对太阳能的利用率, 并积极改善催化效率, 人们已进行了大量的研究工作, 如采取一些表面修饰改性技术[4-12], 设计研制高效能反应器等。对二氧化钛的改性技术有许多，常见的沉积贵金属有Pt、Pd、A g、A u 等,其中研究最多的是Pt/TiO2体系,沉积贵金属可改善光催化剂活性。Asahi 等[6]采用在N2（体积分数40%）/Ar 混合气体中用溅射TiO2 的方法制备了TiO2-xNx 薄膜，在可见光（λ≤500 nm）下，TiO2-xNx 对亚甲基兰和气态乙醛的光吸附和光催化活性显著提高。此后，Irie 等[7]、Gole 等[8]、Diwald 等[9]等采用不同的方法制备了具有可见光活性的TiO2-xNx。Sakthivel等[10]、Zhao 等[11]、Hattrori 等[12]分别制备了TiO2-xCx、TiO2-xBx、TiO2-xFx 可见光催化剂。
