羥基磷灰石支持的二氧化鈦光催化劑合成及對復(fù)合污染物的光降解研究畢業(yè)論文-在線瀏覽
2025-08-07 02:52本頁面
【正文】 The Research of the Compound of the Titanium Dioxide Accrete on the Hydroxyapatite and Its Photodegradtion to Complex ContaminationAbstract: Hydroxyapatite (abbreviated as HA or HAP) is a kind of alkalescent calcium phosphate slightly soluble in water. Its theoretic position is Ca10(PO4)6 (OH)2 belonging to hexagonal system, P63/m space group。單位晶胞含有l(wèi)0個Ca2+ 、6個PO43。結(jié)構(gòu)中Ca2+ 離子分別位于配位數(shù)為9的Ca(I)位置和配位數(shù)為7的Ca(II)位置，而磷氧四面體則通過共角頂或共面的Ca(I)、Ca(1I)多面體連接起來。HA微晶表面的表面狀態(tài)主要有[1]：①當(dāng)OH位于晶體側(cè)表面時，OH與兩個Ca(II)離子相連，在水溶液中，這個表面的OH位置至少在某一瞬間空缺，由于兩個Ca(Ⅱ)離子帶正電荷，形成了一個吸附位置，這個位置能吸附PO43 、大分子上的磷酸根基團(tuán)或羧基基團(tuán)。③PO43 位于晶體的表面時，OH通過氫鍵與PO43 離子結(jié)合。而當(dāng)羥基磷灰石中的鈣則處于整個晶體的中間部位，可以在羥基磷灰石晶體的孔道中流動[2]。而且經(jīng)證實，羥基磷灰石中的Ca2+很容易地能夠被Ba2+,Sr2+,Cd2+,Pb2+,Sb2+[3]替換；P5+亦能被V5+,Cr5+,As5+替換，而保持晶型完好，從而使這些離子被吸附在羥基磷灰石上[2]。然而，作為光催化劑，二氧化鈦因為少量的量子產(chǎn)額這一瓶頸問題，因此在實際應(yīng)用中收到和很大的制約。因此，外加的這些能量供給與設(shè)備將增加污水處理的成本。同樣，光生電荷的再結(jié)合能在孔洞清除和電子俘獲同時進(jìn)行時下降[8,9]。半導(dǎo)體粒子含有能帶結(jié)構(gòu)，它分為導(dǎo)帶和價帶，它們之間由禁帶分開。但當(dāng)受到能量大于或等于禁帶寬度的光照時，價帶上的電子被激發(fā)跨越禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，成為光生電子，同時在價帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴成為光生空穴。在半導(dǎo)體懸浮水溶液中，半導(dǎo)體材料的費米能級會傾斜而在界面上形成一個空間電荷層即肖特基勢壘，在這一勢壘電場作用下，光生電子與空穴分離并遷移到粒子表面的不同位置，還原和氧化吸附在表面上的物質(zhì)。在水溶液中，OH、水分子及有機物本身均可充當(dāng)光生空穴俘獲劑，光生電子的俘獲劑主要是吸附在半導(dǎo)體表面上的氧。這為研究催化劑結(jié)構(gòu)變化對光生載流子的影響提供了良好的反應(yīng)探針。本實驗室用檸檬酸三鈉作為羥基磷灰石的表面附載劑是因為檸檬酸三鈉有三個羥基，能夠使鈦酸丁酯更易于在羥基磷灰石表面完全水解。在此論文中，我們以Cr(VI)為假想重金屬污染物，苯酚為假想有機污染物。因此，開發(fā)多功能的污染處理材料成為環(huán)境治理的重點。當(dāng)水體中含有六價鉻離子時，二氧化鈦對Cr6+離子的光還原作用和對有機污染物的光氧化作用可以同時進(jìn)行，而且相互促進(jìn)。地表和地下水的那些鉻，鉛，汞等重金屬污染物廣泛地分布在生態(tài)區(qū)中，并能夠在生物體內(nèi)累計因鉛引起骨質(zhì)酥松癥，因鉻而引起的いたいた?。ㄍ赐床。ｃt在工業(yè)中用途非常廣泛，因此也是它成為一種極大的污染物[1113]。Cr(VI)因其高度的致癌性而使其被廣泛的注意的，相對而言Cr(III)的毒性要小得多[9]。我們可以用直流電或者用Fe(II)/Fe(III)來還原[14]。但由于紫外線在陽光中的含量僅為4%，因此，我們需要一個更有效的方法來降低水中的Cr(VI)污染。眾所周知，當(dāng)二氧化鈦在可見光下（波長400納米）條件下，分別單獨催化使Cr(VI)還原，或者使苯酚氧化都是不可行的。我們稱此反應(yīng)為協(xié)同光催化反應(yīng)[21]。4H2O,(NH4)2HPO4,KF,KNO3,LiNO3,檸檬酸三鈉,TBOT,丁醇,p123，重鉻酸鉀，苯酚以上試劑均為分析純。Shimadzu DTA60 差熱－熱重分析儀。, (NH4), , , ，在烘箱中加熱至150度，以10度/分鐘升溫，恒150度20小時，降溫至100度。過濾4遍，直至新鮮濾液中檢測無F為止。+，攪拌30分鐘，老化4小時，取出其中一半，老化6小時，離心干燥，450度灼燒[23]。, (NH4), , , ，再外加上述制取的Ti鍍層劑混合于特制的聚四氟乙烯容器中，最后制取鍍有二氧化鈦的羥基磷灰石。，定容。并使上述Cr6+濃度為8*104mol/L[21],苯酚濃度為1*103mol/L。Fig. 3 Xray diffraction pattern of the sample，圖中顯示，為羥基磷灰石在檸檬酸三鈉的環(huán)境下，鍍上二氧化鈦。分別在，（101），（200），（220）上有二氧化鈦峰，證實二氧化鈦確實已附著在羥基磷灰石上。Fig. 5 FTIR spectra of the sample，圖中顯示合成的樣品具有OH（610 cm1）、PO43（1031051096和561 cm1）的特征峰和TiO2(464cm1)。橫截面尺寸在150nm。 SEM spectra of HAP modified by TiO2 。其中TiO2的包膜厚度可以通過調(diào)節(jié)鈦酸四正丁酯/乙醇的濃度加以調(diào)節(jié)。 UV diffuse reflectance spectra of HAP wi
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