基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法--《环境科学》2005年01期
基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法
【摘要】：与均相体系不同 ,多相光催化体系不能忽略催化剂颗粒对光子的散射 ,但严格求解光辐射传递方程在数学上是很困难的 .通常采用的输入光强计算表观量子产率的方法往往低估了真实的光量子产率 .本文针对带有柱状发光体圆筒形悬浆体系反应器 ,在做出一些合理的简化后 ,提出了一种以二氧化钛为催化剂在近紫外光辐照下多相光催化绝对量子产率的计算方法 .以苯酚为模型化合物 ,应用在典型反应器中光催化降解的实验结果 ,求得局域体积光子吸收速率 (LVRPA)在反应器内的分布 ,计算了绝对光量子产率 .表观量子产率与绝对量子产率相差 7 0 8% ,约有 1 1%输入光辐射从反应器筒壁上被淬灭 .本方法可用来评价不同催化剂或同一催化剂不同模型化合物的光催化效率 ,也为光催化反应器的设计提供了依据 .
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：X511【正文快照】：
光催化反应是具有一定能量的激发光辐照到二氧化钛半导体表面 ,产生电子 /空穴对并随后参与一系列氧化还原反应的过程 .光催化过程最重要的应用领域之一在于水和空气的净化[1,2 ] .在光催化降解有机物过程中 ,除了传质限制以外 ,初始降解速率是局域体积光子吸收速率 (LVRPA )
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库
肖东昌;[D];东华大学;2007年
林婷;[D];广东工业大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库
江红,戴春爱;[J];北方交通大学学报;2003年06期
杨克莲,叶征琦,杜宗杰,陈甫华,张保龙;[J];城市环境与城市生态;2003年01期
包淑娟,张校刚,刘献明,辛凌云,屈建平;[J];催化学报;2003年12期
陈俊涛,李新军,杨莹,王良焱,何明兴;[J];催化学报;2004年05期
陈益宾,王绪绪,付贤智,李玉林;[J];催化学报;2005年01期
孙奉玉,吴鸣,李文钊,李新勇,顾婉贞,王复东;[J];催化学报;1998年03期
井立强,孙晓君,辛柏福,王百齐,蔡伟民,付宏刚;[J];材料科学与工艺;2004年02期
秦玉春,王海涛,吴凤清,袁世平,黄胜全;[J];东北电力学院学报;2002年04期
冯良荣,吕绍洁,邱发礼;[J];复旦学报(自然科学版);2003年03期
晏太红,崔海霞,林志东,谭民裕;[J];复旦学报(自然科学版);2003年06期
【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库
庄惠生;张金艳;陈纯;;[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
段明玥;李珺;;[A];中国化学会第27届学术年会第02分会场摘要集[C];2010年
龚正君;刘颖;吴文娟;;[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
董永春;陈勇;董文静;董正洪;刘春燕;;[A];第四届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2005年
钱湛;铁柏青;张亚平;韦朝海;吴超飞;;[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年
钱湛;铁柏清;孙建;张亚平;韦朝海;;[A];2006第三届全国染整清洁生产、节水节能、降耗新技术交流会论文集[C];2006年
汤雪峰;赵志敏;许文菊;辛玉军;;[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学（激光）联合学术'05年会论文集[C];2005年
郭宝东;邢杨;;[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（中卷）[C];2006年
张秀峰;徐敏;;[A];妇女·环境·健康——妇女与环境研讨会论文集[C];2000年
张敏利;刘国光;张楠;;[A];中国化学会第27届学术年会第02分会场摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库
记者　田青 魏瑶;[N];兰州日报;2005年
实习生 张洪雁;[N];科技日报;2005年
华文;[N];中国有色金属报;2004年
华文;[N];中国医药报;2004年
黄冀军;[N];中国环境报;2001年
邹海伟;[N];联合时报;2005年
中国博士学位论文全文数据库
赵伟荣;[D];浙江大学;2004年
葛林科;[D];大连理工大学;2009年
王德高;[D];大连理工大学;2007年
熊志刚;[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库
李金亮;[D];中南大学;2009年
蒙国湖;[D];重庆大学;2009年
张家聪;[D];华中科技大学;2004年
王超;[D];西安建筑科技大学;2009年
陈善文;[D];暨南大学;2001年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：010--
在线咨询：
传真：010-
京公网安备75号催化剂网--技术资料
　　您现在的位置是：
&& 技术专栏&&
&& 详细资料
纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土复合催化剂的制备及光催化活性&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&刘　颖ａ&　李益民ａ&ｃ　李海洋ａ&ｂ&&(ａ.中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室,合肥　230031;ｂ.中国科学院大连化学物理研究所,大连　116023;　ｃ.绍兴文理学院化学系,绍兴　312000)&&&&摘要:在合成过程中使用表面活性剂聚乙烯醇(ＰＶＡ),通过铁盐与膨润土浆液反应制备纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土复合催化剂.ＸＲＤ分析结果表明,该复合物主要是由α&Ｆｅ2Ｏ3构成;并以橙二为目标污染物,对催化剂的催化活性进行了比较,复合催化剂的催化活性要远大于α&Ｆｅ2Ｏ3的催化活性;不同催化剂(含有相同质量的α&Ｆｅ2Ｏ3)的催化活性为:Ｆｅ&Ａ&Ｆｅ&Ｂ&Ｆｅ&Ｃ&Ｆｅ&Ｄ.此外,对于复相光催化反应和均相光催化反应进行了比较,结果表明,复相光催化降解速率要远大于均相光催化降解速率.&&&&关键词:　光催化活性;橙二;聚乙烯醇;纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土&&&&中图分类号:Ｏ643　　　文献标识码:Ａ&&&&1　引　言&&&&高级氧化技术具有环境友好、适用范围广、氧化能力强等优点,可以有效地处理许多难降解污染物[1-5].利用操作简单、反应快速的Ｆｅｎｔｏｎ或光助Ｆｅｎｔｏｎ反应,用以处理有毒有害污染物已有许多成功的报道[6-8].但是,对于均相光助Ｆｅｎｔｏｎ反应,在污染物处理后,还需要清除相当量的含Ｆｅ2+或Ｆｅ3+的泥浆,这成为制约其实际应用的两大不足之一.因此,不少学者近年来致力于复相光助Ｆｅｎｔｏｎ反应的研究[9-12].然而已报道的一些复相催化剂,如主要成分为Ｆｅ2Ｏ3的铁/Ｎａｆｉｏｎ膜,不仅催化活性低,而且实际应用中成本仍然很高[10],因此,需要发展高活性、低成本的复相光助Ｆｅｎｔｏｎ催化剂.膨润土是一种2∶1型粘土矿物,具有大的比表面积和良好的离子交换能力(ＣＥＣ).改性后的膨润土,特别是通过阳离子表面活性剂改性的膨润土[13-15],能够有效去除水中的非极性有机化合物和含氧酸阴离子,可大大提高其对水中污染物的去除能力.迄今为止,与做为污染物的吸附剂用途相比,膨润土作为载体应用于复相光催化降解污染物的报道很少[16].&&&&本工作通过铁盐与膨润土浆液反应制备纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土复合催化剂,并且尝试在合成过程中使用表面活性剂聚乙烯醇(ＰＶＡ);对纳米复合催化剂进行表征;并以橙二为目标污染物,对催化剂的光催化活性进行了对比研究.&&&&2　实　验&&&&2.1　材　料&&&&钠基膨润土系浙江临安产的钙基膨润土经Ｎａ&Ｃｌ溶液处理制得,其阳离子交换容量(ＣＥＣ)是60ｍｅｑ/100ｇ,橙二由美国ＡｃｒｏｓＯｒｇａｎｉｃ化学试剂公司提供,实验所用试剂:聚乙烯醇(1750±50)、Ｆｅ(ＮＯ3)3?9Ｈ2Ｏ、Ｈ2Ｏ2(30%)和Ｎａ2ＣＯ3均为分析纯,实验用水为去离子水.&&&&2.2　催化剂的制备&&&&将Ｎａ2ＣＯ3溶液逐滴滴入到Ｆｅ(ＮＯ3)3溶液中,使其[Ｎａ+]∶[Ｆｅ3+]=1∶1,且最终[Ｆｅ3+]=0.2ｍｏｌ/Ｌ.按Ｆｅ∶粘土=10ｍｍｏｌ/ｇ的比例逐滴滴入到含有不同浓度ＰＶＡ的2%的粘土液中,继续搅拌2ｈ.离子交换后的粘土浆液置于100℃水浴中老化2天,离心分离并用去离子水洗涤数次.湿饼在80℃干燥,研磨过孔径为0.15ｍｍ筛后,以2℃/ｍｉｎ的升温速度加热到一定温度,并在该温度下焙烧10ｈ得样品.样品Ｆｅ&Ａ、Ｆｅ&Ｂ和Ｆｅ&Ｃ在制备过程中ＰＶＡ与粘土质量比分别为0.5、0.25和0;样品Ｆｅ&Ｄ的制备过程中不加入ＰＶＡ和粘土浆液.&&&&2.3　催化剂的表征&&&&催化剂的Ｘ射线衍射分析(ＸＲＤ)是在ＰｈｉｌｉｐｓＸ′ＰｅｒｔＰＲＯＸ射线衍射仪上进行的,Ｃｕ靶Ｋα线.Ｓｃｈｅｒｒｅ公式和衍射峰宽来计算晶粒尺寸大小.&&&&比表面积(ＢＥＴ)分析是在美国Ｃｏｕｌｔｅｒ公Ｏｍｉｎｓｏｒｐ100ＣＸ比表面孔隙分析仪上进行测量的,测量条件,以氦气作载气,300℃脱气,采用Ｎ2吸附法测定催化剂比表面积.&&&&2.4　光催化性能的评价&&&&光源为一只125Ｗ高压汞灯(主波长为254ｎｍ,上海亚明灯具有限公司),被置于一个圆柱体石英冷凝套管中,通水冷却.将放于灯前10ｃｍ处的ｐｙｒｅｘ瓶中加入100ｍＬｐＨ=3.0、5×10-5ｍｏｌ/Ｌ的橙二溶液和一定量的催化剂(含有10ｍｇＦｅ2Ｏ3),暗处搅拌0.5ｈ,使达吸附解析平衡.然后在其中加入一定量的Ｈ2Ｏ2溶液,使整个溶液的Ｈ2Ｏ2达到1ｍｍｏｌ/Ｌ,同时开始光照,以此为计时零点.此后隔一定期时间取样,离心,在486ｎｍ处测定橙二的吸光度,以测定降解率.溶液中铁离子的溶出量用邻菲罗啉显色法测定[17].化学耗氧量ＣＯＤＣｒ用重铬酸钾法测定[18].&&&&3　结果与讨论&&&&3.1　催化剂的表征&&&&图1给出了经450℃焙烧的各种催化剂的ＸＲＤ图谱.样品衍射图中2θ=33.3ｏ、35.8ｏ、54.3ｏ和62.6ｏ处出现了α&Ｆｅ2Ｏ3晶型的特征峰.三个样品的特征峰位置一致,表明他们有相同的化学组成,在加热焙烧过程中ＰＶＡ已经完全挥发.&&&&通过衍射峰宽和Ｓｃｈｅｒｒｅ公式:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&Ｌ=Ｋλ/βｃｏｓθ&&&&Ｌ为晶粒尺寸;Ｋ为谢洛常数0.89;λ为ＣｕＫα的波长0.15418ｎｍ;β为半峰宽;θ为衍射角度.计算Ｆｅ2Ｏ3粒子大小的结果是:Ｆｅ&Ａ、Ｆｅ&Ｂ和Ｆｅ&Ｃ的平均粒子尺寸分别为20、40和50ｎｍ.这种现象主要是因为ＰＶＡ具有很好的水溶性和化学稳定性,当加入到制备溶液中,它一端吸附在胶体粒子表面,另一端伸向溶液中,将粒子架桥羟基“遮蔽”,使粒子间的吸引力大大降低,形成微胞状态,溶胶微粒处于高分散状态,固相成核、生长、聚结等过程局限在微小的微胞中,生成球形颗粒,使得粒子尺寸降低.&&&&&&&&&&&&&&&&表1给出了样品的比表面积和铁含量.可以看出铁含量增加,比表面积减少.铁盐的聚合物是低价的聚阳离子,在制备过程中,大量的聚阳离子插入到粘土的硅酸盐层中和层间的负电荷,从而导致粘土当中部分可利用的孔空间被聚阳离子填充,使得随着铁含量的增加,催化剂的比表面积下降,这个现象与报道[19]一致.&&&&&&&&&&&&&&3.2　催化剂的光催化活性&&&&3.2.1　不同浓度的ＰＶＡ对光催化活性的影响:图2给出了不同催化剂在一定实验条件下对橙二的降解情况,考察了有相同含量α&Ｆｅ2Ｏ3的催化剂的催化活性.结果表明,复合型含铁催化剂其催化性能远优于α&Ｆｅ2Ｏ3,有ＰＶＡ参与合成的催化剂的催化活性要高于没有ＰＶＡ参与合成的催化剂.光催化活性为:Ｆｅ&Ａ&Ｆｅ&Ｂ&Ｆｅ&Ｃ&Ｆｅ&Ｄ.催化剂的吸附性能和晶粒尺寸大小都是影响光催化活性的重要因素,复合型催化剂比表面积大,催化剂的吸附性能强,催化活性高;晶粒尺寸大小对光生载流子的复合率有很大影响,粒子越小,电子与空穴在体内的本体复合几率越小,光催化活性越高.有ＰＶＡ参与合成的催化剂的粒子尺寸比没有ＰＶＡ参与合成的催化剂要小,光催化活性高.&&&&3.2.2　不同的实验条件对光催化活性的影响:图3描述了不同实验条件下Ｆｅ&Ａ降解橙二的情况.显然,橙二的脱色与实验条件有很大关系.在催化剂Ｈ2Ｏ2和紫外光同时存在下,橙二的降解速率是最快的,120ｍｉｎ后橙二几乎全部脱色(曲线ａ);有催化剂、紫外光但无Ｈ2Ｏ2时,降解过程中催化剂能够产生一定数量的?ＯＨ,2ｈ橙二降解达29%(曲线ｂ);在没有催化剂存在条件下,Ｈ2Ｏ2和紫外光协同作用,Ｈ2Ｏ2产生有限的?ＯＨ使橙二的降解很慢(曲线ｃ);在有催化剂、Ｈ2Ｏ2,无紫外光照情况下,催化剂溶出微量的Ｆｅ3+与Ｈ2Ｏ2形成有限的Ｆｅｎｔｏｎ试剂,使得橙二降解程度很低(曲线ｄ).&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&在Ｈ2Ｏ2和紫外光同时存在下,对不同焙烧温度(400、450和500℃)制备的催化剂对橙二光催化活性的影响进行了考察,结果表明,焙烧温度为450℃时制备的催化剂的光催化活性最高.使用Ｆｅ&Ａ、Ｈ2Ｏ2和ＵＶ条件下,120ｍｉｎ之后,100ｍＬ的5×10-5ｍｏｌ/Ｌ橙二脱色近完全,ＣＯＤＣｒ的去除率为84.6%,表明该复相催化剂对处理实验浓度的橙二废液脱色和矿化都可以达到比较满意的结果.此外,我们将降解2ｈ后的催化剂经微孔滤膜分离、去离子水浸泡、烘干处理后重复使用以考察其循环使用性.实验结果表明,该催化剂对橙二降解2ｈ后第一次降解率达99%,第二次与第三次分别为90%和87%,可见此催化剂可以重复使用.&&&&3.2.3　复相光助与均相光助Ｆｅｎｔｏｎ过程的比较:为了考察含铁/膨润土复合催化剂在反应过程中溶出铁离子对橙二降解的影响,我们进行了复相光助Ｆｅｎｔｏｎ与均相光助Ｆｅｎｔｏｎ的比较.在用复相催化剂降解橙二2ｈ后,测定溶液中铁离子的含量:Ｆｅ&Ａ中铁离子的溶出量为0.8ｍｇ/Ｌ,用该浓度的铁离子进行均相Ｆｅｎｔｏｎ试验,结果见图4.从图4可见,复相催化剂的催化性能明显大于均相反应,这说明复合催化剂的表面贡献起着重要作用,其高的催化活性应是表面作用与Ｆｅｎｔｏｎ反应协同作用的结果.&&&&&&&&&&&&&&&&4　结　论&&&在合成过程中使用表面活性剂聚乙烯醇(ＰＶＡ),通过铁盐与膨润土浆液反应制备纳米Ｆｅ2Ｏ3/膨润土复合催化剂.并以橙二为目标污染物,对催化剂的催化活性进行了比较:复合催化剂的催化活性要远大于α&Ｆｅ2Ｏ3的催化活性;在合成过程中使用表面活性剂聚乙烯醇,使得复合催化剂的晶粒尺寸减小,光催化活性有很大的提高.此外,对于复相光催化反应和均相光催化反应进行了比较,复合催化剂的催化性能是表面作用与Ｆｅｎｔｏｎ反应协同作用的结果,复相光催化降解速率要远大于均相光催化降解速率.在使用Ｆｅ&Ａ、Ｈ2Ｏ2和ＵＶ条件下,120ｍｉｎ之后,100ｍＬ的5×10-5ｍｏｌ/Ｌ橙二脱色率和矿化程度都可以达到比较满意的效果,且可以重复使用.
电话：7 传真：6 team
版权所有:催化剂网 技术支持:
版权说明：本站部分文章来自互联网，如有侵权，请与联系 上传我的文档
 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
TiO2光催化降解中性红及动力学研究
下载积分：280
内容提示：TiO2光催化降解中性红及动力学研究
文档格式：PDF|
浏览次数：9|
上传日期： 01:06:40|
文档星级：
该用户还上传了这些文档
TiO2光催化降解中性红及动力学研究
官方公共微信小木虫 --- 500万硕博科研人员喜爱的学术科研平台
&&查看话题
光催化小白求推荐
博士课题为光解水，小白一枚，以前做的是工业催化。。。。
看了篇中文综述就遇到了一大堆问题，希望大侠们不吝赐教。
1.为什么要满足导带电位较H+/H2更负，价带电位比O2/H2O更正。。。导带电位和价带电位是什么？有什么区别。
2.为了保证催化速率很多催化剂都掺杂一些其他物质，据说降低了带隙宽度，这个是都是理论计算来的？还是常识性的？带隙宽度是禁带宽度不？
3.带隙半导体又是神马？
4.求大侠推荐基础光催化的书。。。
有用的回答楼主会加倍给金币的，谢谢啦
研究生必备与500万研究生在线互动！
扫描下载送金币