二氧化钛+光催化啊啊.doc

《催化研究实验方法》论文学院化学工程学院班级17级硕士专业化学工程与技术姓名xxxxxxx学号2201706101    Tio2光催化剂的改性及其在污水处理方面应用的研究进展xxxx(xxxxxxxx,吉林,长春)摘要:二氧化钛光催化技术具有低耗能、操作简单、无毒性、降解无选择性能够彻底降解有机污染物的特点,且因二氧化钛无二次污染并可回收循环利用而备受青睐。介绍了二氧化钛的结构、性能、光催化机理及几种提高二氧化钛光催化性能的改性方法。阐述了二氧化钛在污水处理方面的应用。对二氧化钛在环境领域中的应用前景进行了展望。关键词:光催化二氧化钛改性污水处理 除菌前言在世界人口持续增加以及广泛工业化的过程中,饮用水源的污染问题日趋严重。根据世界卫生组织的估计,地球上22%的居民日常生活中的饮用水不符合世界卫生组织建议的饮用水标准[1]。长期摄入不干净饮用水将会对人的身体健康造成严重危害,世界范围内每年大概有200万人由于水传播疾病死亡。水中的污染物呈现出多样化的趋势,常见的污染物包括有毒重金属、自然毒素、药物、有机污染物等。常规的饮用水净化技术有氯气、臭氧和紫外线消毒以及过滤、吸附、静置等,但是这些方法对新生的污物往往不是非常有效,并且可能导致二次污染[2]。包括我国在内世界范围内广泛应用的氯气消毒法,可能在水中生成对人类健康有害的高氯酸盐。臭氧消毒是比较安全的消毒方法,但是所需设备昂贵;而紫外线消毒法需要能源支持,并且日常的维护都需要专业的技术人员;吸附法一般需要消耗大量的吸附剂,使用过的吸附剂一般需要额外的处理。这些缺点限制了它们的应用范围,迫切需要发展一种高效、绿色、简单的净化水技术[3]。,日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念,并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的专利数目亦最多,其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。以此为契机,光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加,从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛TiO2光触媒的广泛应用,将为人们带来清洁的环境、健康的身体。纳米二氧化钛光触媒是一种在光的照射下,自身不起变化,却可以促进化学反应的物质,就象植物的光合作用中的叶绿素。TiO2光触媒在太阳光或室内荧光灯的照射下能产生抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空气净化的作用。TiO2具有反应条件温和,无毒,无二次污染等优点,且能够降解难降解的有机污染物,在处理水污染等其他环境污染方面比传统的工艺有明显的优势。TiO2也可以循环利用,极大降低了成本[4]。所以TiO2成为处理环境污染问题中的新兴材料,对环境保护有重要的意义。TiO2作为光催化剂它具有以下几个优点[5]:。,光激发空穴产生的·OH是强氧化自由基,可以在较短的时间内成功的分解包括难降解有机物在内的大多数有机物。,几乎能降解任何有机污染物。,几乎对所有的污水都可以采用。、耐光腐蚀、无毒等特点,并且在处理过程中不产生二次污染;有机污染物能被氧化降解为CO2和H2O,并且其对人体无毒。,投资少,能耗低,用紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生光催化化学反应。,易于操作控制。光催化反应具有稳定性,一般情况下,负载TiO2光催化剂能多次使用,不影响反应效果,催化作用持久长效。(如TiO2,ZnO,Fe2O3,ZnS,CdS等)具有合适的能带结构可以作为光催化剂。但是,由于某些化合物本身具有一定的毒性,而且有的半导体在光照下不稳定,存在不同程度的光腐蚀现象。在众多半导体光催化材料中,TiO2以其化学性质稳定、氧化-还原性强、抗腐蚀、无毒及成本低而成为目前最为广泛使用的半导体光催化剂。TiO2属于一种n型半导体材料,它有三种晶型——锐钛矿相、金红石相和板钛矿相,板钛矿的光催化性能和稳定性最差,基本没有相关的研究和应用。而锐钛矿型和金红石型均属四方晶系,两种晶型都是由相互连接的TiO6八面体组成的,每个Ti原子都位于八面体的中心,且被6个O原子围绕。两者的差别主要是八面体的畸变程度和相互连接方式不同。金红石和锐钛矿晶胞结构的差异也导致了这两种晶型物化性质的不同。从热力学角度看,金红石是相对最稳定的晶型,熔点为1870℃;而锐钛矿是二氧化钛的低温相,一般在500℃~600℃时转变为金红石[6]。二氧化钛晶型转变的实质是晶胞结构组成单元八面体的结构重排。金红石晶型结构中原子排列更加致密,密度、硬度、介电常数更高,对光的散射