光催化氧化技術(shù)ppt課件-wenkub
2023-05-21 03:50:01 本頁面
【正文】 OOHOHOOH ????? ??OHhOH ??? 222 ?其他產(chǎn)物?????? OHCOOHOO r g a n 222nM ( ) n e M?? ??金 屬 離 子圖中所反映的機理涉及的基本的反應(yīng)式表達如下： 16 在光照下 ， 如果光子的能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度 ， 其價帶上的電子 （ e） 就會被激發(fā)到導(dǎo)帶上 ， 同時在價帶上產(chǎn)生空穴（ h+） 。 7. 光源：照射劑量越大 ， 對有機物的礦化效果越好 。 3. H2O2濃度：在維持其他反應(yīng)條件不變的前提下 ，增大 H2O2投加濃度或投加量可以提高反應(yīng)速率 。 2. Fe2+濃度： Fe2+濃度過多 ， 不利于 O HH2O2的光解直接光解A + hvλ 300 nmλ 300 nmFe ( II )Fe ( III )h νUV/Fenton法及反應(yīng)機理 7 UV/Fenton的優(yōu)點 ◎ 降低 Fe2+的用量 ， 保持 H2O2較高的利用率 。 5 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 二 、 Fenton氧化機理 Fe2+ + H2O2 → 3 光催化氧化 ◎ 均相光催化氧化 ◎ 非均相光催化氧化 4 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 一 、 Fenton試劑 ◎ Fenton 試劑： Fe2+和 H2O2的組合 。 ◎ 光催化劑： 一種在光的照射下 ， 自身不起變化 ， 卻可以促進化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì) 。 利用光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量 ， 產(chǎn)生催化作用 ， 使周圍的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由基或負(fù)離子 。 ◎ 已有 100多年的應(yīng)用歷史 ， 在精細(xì)化工 、 藥學(xué)化工 、醫(yī)藥衛(wèi)生 、 環(huán)境污染治理等方面都有應(yīng)用 。 OH + OH － + Fe3+ Fe3+ + H2O2 → Fe 2+ + ◎ UV和 Fe2+對 H2O2的催化分解存在協(xié)同效應(yīng) ，即： OH的生成而使得反應(yīng)速率降低； Fe2+過低不利于 H2O2分解為 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 9 4. 載氣：氮氣 、 空氣和氧氣三種載氣的比較 ， 氧氣作為載氣效果最好 。 均相光催化氧化 —— UV/Fenton試劑法 10 非均相光催化氧化技術(shù) —— TiO2光催化氧化技術(shù) 11 非均相光催化技術(shù)的發(fā)展概況 1972年 ， Fujishima 和 Honda在 半導(dǎo)體 TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用 ， 從而開辟了半導(dǎo)體光催化這一新的領(lǐng)域 。 當(dāng)存在合適的俘獲劑 、 表面缺陷或者其他因素時 ，電子和空穴的復(fù)合得到抑制 ， 就會在催化劑表面發(fā)生氧化 還原反應(yīng) 。 2. 綠色能源 光催化可利用太陽光作為能源來活化光催化劑 ， 驅(qū)動氧化 — 還原反應(yīng) ， 而且光催化劑在反應(yīng)過程中并不消耗 。 19 5. 廣譜性 光催化對從烴到羧酸的眾多種類有機物都有氧化效果 ， 美國環(huán)保署公布的九大類114種污染物均被證實可通過光催化氧化法降解 ， 即使對有機物如鹵代烴 、 染料 、含氮有機物 、 有機磷殺蟲劑也有很好的去除效果 ， 一般經(jīng)過持續(xù)反應(yīng)可達到完全凈化 。 用其分解對人體和環(huán)境有害的有機物質(zhì)及部分無機物質(zhì) ， 加速反應(yīng) ， 不造成資源浪費 ， 且不形成附加污染 。 銳鈦礦型 TiO2吸收小于 387nm的光，金紅石型 TiO2吸收小于 413nm的光。 光催化活性高（吸收紫外光性能強；禁帶和導(dǎo)帶之間的能隙大，光生電子的還原性和空穴的氧化性強）。 25 晶型：板鈦型 ， 銳鈦礦 ， 金紅石型 —— 板鈦型為不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)； —— 銳鈦型吸收紫外線的能力強 ， 其表面對 O2的吸附能力較強 ， 對電子 空穴對的捕收能力強 ， 所以具有較高的光催化活性； —— 金紅石型則因為結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且致密 ， 具有較高的硬度 、密度 、 介電常數(shù)及折射率 ， 遮蓋力和著色力也較高 ， 但表面電子 空穴對重新復(fù)合的速度較快 ， 光催化活性差 。 ◎ 液相法 優(yōu)點： 合成溫度低、設(shè)備簡單、成本低。 29 粉體 TiO2光催化劑的制備方法 3. 水熱法 在加有聚四氟乙烯內(nèi)襯的筒式高壓釜中以 TiCl4 、 偏鈦酸或鈦酸丁脂為前驅(qū)體制備 。 30 利用溶膠 凝膠法制備 TiO2，其反應(yīng)過程為： 水解： 失水縮聚： 失醇縮聚： 工藝流程為： xR O HOROHTiOxHOR xx ??? ?424 )()()(TiOHTiOTiTiHOOHTixO 2n )(R ???????????）（R O HTiOTiTiHOORTi ?????????? )(溶膠凝膠法制備 TiO2原理 31 鈦酸四丁脂在酸性條件下，水解產(chǎn)物為含鈦離子溶膠 T i ( O C 4 H 9 ) 4 + 4 H 2 O T i ( O H ) 4 4 C 4 H 9 O H+T i ( O H ) 4 + T i ( O C 4 H 9 ) 4 2 T i O 2 + 4 C 4 H 9 O HT i ( O H ) 4 T i ( O H ) 4+ 2 T i O 2 4 H 2 O+含鈦離子溶液中鈦離子通常與其它離子相互作用形成復(fù)雜的網(wǎng)狀基團，最后形成穩(wěn)定凝膠 溶膠凝膠法制備 TiO2原理 32 1 0 m L 鈦 酸 丁 酯 + 無 水 乙 醇無 水 乙 醇 ＋ 蒸 餾 水 ＋ 冰 醋 酸攪拌 40℃ 水浴加熱 無色凝膠 80℃ 烘干 熱處理 二氧化鈦粉體 溶膠 凝膠法制備粉體 TiO2光催化劑工藝 33 （二）負(fù)載型 TiO2光催化劑的制備 —— 將 TiO2固定到某種載體上 —— 使用前驅(qū)體，通過
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