光催化氧化技術ppt課件-文庫吧資料
2025-05-12 03:50本頁面
【正文】 ④ 反應過程易于控制 ， 可大幅度減少副反應 。 8. 溶膠 凝膠法 負載型 TiO2光催化劑的制備方法 37 鈦酸正四丁酯 無水乙醇 二乙醇胺 強烈攪拌 無水乙醇，硝酸， 去離子水 滴加 TiO2溶膠液 Ti(OC4H9)4:C2H5OH:H2O:NH(C2H4OH)2=1::1:1 浸漬 提拉 干燥 煅燒 負載型 TiO2薄膜 鋁片、不銹鋼、 鈦片、陶瓷、 玻璃、銅片、 活性炭、鋯石等等 溶膠 凝膠法制備負載型 TiO2光催化劑工藝 38 由圖看出， TiO2膜是由許多 TiO2微小顆粒構成的呈交叉網(wǎng)狀結構的多孔 微晶立體膜。該法制得到 TiO2純度較高、分布均勻、粒徑大小可控。 負載型 TiO2光催化劑的制備方法 35 4. 電泳沉積法 以 TiO2懸浮液為電泳液 ， 以載體作陰極 ， 用等面積的導體做陽極 ， 在恒電場作用下使 TiO2粒子電泳并沉積到陰極上 ， 得到 TiO2薄膜 5. 液相沉積法 將載體浸漬在包括鈦的無機鹽和有機鹽等 TiO2前驅體溶液中 ， 利用沉淀 、 水解 、 醇解 、 微乳液化等化學反應直接將 TiO2沉積在載體上 ， 再經(jīng)洗滌 、焙燒制得 。 3. 離子交換法 用于具有強離子交換功能的載體。 30 利用溶膠 凝膠法制備 TiO2，其反應過程為： 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）負載型 TiO2光催化劑的制備 —— 將 TiO2固定到某種載體上 —— 使用前驅體，通過化學反應生成 TiO2， 將其負載到光滑平整的載體上，形成一層連續(xù)的薄膜 1. 粉體燒結法 將 TiO2球磨到一定程度溶于水或醇中，制成懸浮液，然后進入載體，一定時間后取出，風干，在600℃ 以下燒結制得。 4. 溶膠 凝膠法法 以鈦醇鹽或鈦的無機鹽為原料 ， 經(jīng)水解和縮聚得溶膠 ，再進一步縮聚得凝膠 ， 經(jīng)干燥 、 煅燒制得 。 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體制備 。 2. 沉淀法 普通沉淀法 以 TiCl Ti(SO4)2等無機鹽為原料 ， 用氨水 、 NaOH和 Na2CO3等堿性物質沉淀 。 ◎ 液相法 優(yōu)點： 合成溫度低、設備簡單、成本低。 影響 TiO2光催化性能的因素 27 TiO2光催化劑的制備方法 （一）納米 TiO2粉體光催化劑的制備方法 ◎ 氣相法：高溫氧化原理 優(yōu)點： 反應速度快，能實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，制得的產(chǎn)品純度高、粒度小、分散性好、表面活性大。 25 晶型：板鈦型 ， 銳鈦礦 ， 金紅石型 —— 板鈦型為不穩(wěn)定的結構； —— 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； —— 金紅石型則因為結構穩(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 空穴對重新復合的速度較快 ， 光催化活性差 。 24 影響 TiO2光催化性能的因素 晶粒尺寸： 納米量級的 TiO2作為光催化劑將有利于提高光降解效率 ——粒徑的減小 ， 納米級光催化劑的表面原子數(shù)迅速增加 ， 光吸收效率提高 ， 從而增加表面光生載流子的濃度； ——晶粒越小 ， 表面原子比例增大 ， 表面 光催化活性高（吸收紫外光性能強；禁帶和導帶之間的能隙大，光生電子的還原性和空穴的氧化性強）。 具有良好的抗光腐蝕性和化學穩(wěn)定性。 銳鈦礦型 TiO2吸收小于 387nm的光，金紅石型 TiO2吸收小于 413nm的光。 金紅石最穩(wěn)定，從低溫到熔點都不會發(fā)生晶相轉變；銳鈦礦次之，在室溫下穩(wěn)定；板鈦礦很少見。 用其分解對人體和環(huán)境有害的有機物質及部分無機物質 ， 加速反應 ， 不造成資源浪費 ， 且不形成附加污染 。 光催化劑是將光能轉換成為化學反應的能量 ， 產(chǎn)生催化作用 ， 使周圍水分子及氧氣激發(fā)成極具氧化力的 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)反應可達到完全凈化 。 18
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