楚雄師專學(xué)Vol.16N20017675000;楚雄師范學(xué)院,云南楚雄摘要:通過對(duì)二氧化鈦光催化原理、制備方法、對(duì)有機(jī)污染物處理研究現(xiàn)狀、影響二氧化鈦光催化的因素提高光催化效率方法,說明TiO2光催化在廢水有機(jī)污染物中圖法分類號(hào) 文章標(biāo)識(shí)碼 文章編號(hào):10085068(2001)030051光催化氧化具有許多獨(dú)到之處,具有極強(qiáng)的氧化能力。其中二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎┚哂袩o毒、穩(wěn)定、可重復(fù)使用、無光腐蝕現(xiàn)象、1]。本文主要介紹二氧化鈦光催化技術(shù)及其在有機(jī)污染物處理中的應(yīng)用研究,并對(duì)其在環(huán)境保護(hù)方面應(yīng)用前景及主要問題進(jìn)行分析。、型、板鈦礦型,其中銳鈦礦型TiO2具N型半導(dǎo)體。NTiO23.2eV387nm光。TiO2+hvhe—導(dǎo)帶上的光致電子h—代表TiO2h具有很強(qiáng)的捕獲電子能力,具有極強(qiáng)的氧化性;e具有很強(qiáng)的還原性,在半導(dǎo)體表面形成很強(qiáng)的氧化還原體系,在水溶液中時(shí)產(chǎn)生以下反應(yīng):h H2O2+2e+2H 2HO[2]H2O2+O2 ·OH+OH+O2h+OH 2·OH不穩(wěn)定,具有很高活性,氧化能力比H2O2,O3強(qiáng)能氧化難降解有機(jī)物,將有機(jī)物的CH4S分別氧化成CO2H2OSO24二用商品試劑外,制備方法有以下幾種:水解法:采用鈦酸丁酯,四氯化鈦或四異丙醇鈦等作為前驅(qū)體,用乙醇正丁醇等配成溶液在攪拌條件下加入去離子水形成水解產(chǎn)物。將水解產(chǎn)物離心、乙醇洗滌等,或采用正丁醇共沸蒸餾等脫去膠體表面水,最后控制溫度進(jìn)行灼燒,納米 [3]*收稿日期:200012作者簡介 1962年生,年畢業(yè)于華西醫(yī)科大學(xué),現(xiàn)為楚雄市環(huán)境監(jiān)測(cè)工程師氣相沉積法制備TiO2膜:在低壓條件下(100～70Pa,在N2氣氛中導(dǎo)入四異丙醇鈦和水蒸氣,在一定溫度條件下進(jìn)行沉積制備TiO2膜[56溶膠—凝膠法:TiCl4,酞酸丁酯等在有少量水存在下溶于無水乙醇,經(jīng)超聲波振蕩,2定時(shí)間膠化經(jīng)加熱處理制得干凝膠,干凝膠經(jīng)過焙燒,即制得納米TiO[789]222、TiO2光催化能形成強(qiáng)氧化—還原體系,可將不易氧化的或難于環(huán)境降能的物質(zhì)氧化分解,因而在環(huán)境保護(hù)方面顯示了誘人的應(yīng)用前景。其研究現(xiàn)狀主要有:TiO2387nm291011121314化[16171819由于光催化能在TiO2表面形成很強(qiáng)的氧化—還原體系,于是許多人把目光放在了難氧化降解的有機(jī)污染物方面,目前研究主要有以下幾方面: ②鹵代烴及有機(jī)氯類降解鹵代烴對(duì)人有潛在致癌性,在環(huán)境中半衰期很長,很難氧化降解,對(duì)環(huán)境影響很大。目前光催化處理研究的有CHCl3、CCl4、三氯乙烯、鄰氯苯胺[1324252627均取得較滿意的去除102528⑤表面活性劑及高分子有機(jī)物降解。在選定情況下通過光催化快速降解脂肪醇聚氧乙烯醚四、能用作光催化劑的N型半導(dǎo)體材料有TiO2ZnOFe2O3CdSPbSWO3等。從對(duì)多優(yōu)勢(shì)。而TiO2經(jīng)染料,負(fù)載Ag、Au、WO3、Pb、Fe、PbS、稀土元素、CdS等能顯著提高光催22229303334353637]。另外對(duì)TO2TO2具有很高的光催化活性。制備的TO2必須進(jìn)行焙燒,不同方法焙燒溫度不同,溫度過高則形成0C70CpH氧化速率高,而且受光強(qiáng)影響較大。最佳pH38光催化反應(yīng)活化能較低,大多能在常溫常壓下進(jìn)行,加[39]。121339線,能到達(dá)TO2表面紫外線減少的緣故[38光催化反應(yīng)形成空穴與光致電子,可能復(fù)合而失去催化活性,O2H2O2Fe3等存在時(shí)吸收光致電子,減少光致電子與空穴復(fù)合,e Fe3 h TiO2五、在反應(yīng)體系中加入電子接受體:如氧化劑或空氣Cu2Fe3等因其能吸收光致電子減少與空穴復(fù)合的機(jī)會(huì)。但Cu2Fe3過多則催化效率下降。據(jù)分析,可能Cu2Fe3有顏色,濃度越大顏色越深,溶液吸收紫外線,減少了TiO2表面紫外線強(qiáng)度,22TiO2表面負(fù)載貴金屬:在TiO2表面擔(dān)載AuPtAgPdH2O223234353637制備復(fù)合催化劑及摻雜稀土元素:主要CdS/TiO2SnO2/TiO2SiO2/TiO2WO3/TiO2,活性炭/TiO2Fe2O3/TiO2921283340Ce3La3Fe等也能提高催化效率[2229]。光:制成的納米二氧化鈦膜經(jīng)染料能顯著提高光催化效率。染料在可見光區(qū)光 光強(qiáng)烈吸收,染料吸收光能后,發(fā)生分子內(nèi)電子躍遷,由 π＊,發(fā)生電子躍遷后,入空穴而促進(jìn)光催化反應(yīng)。由于染料在可見光區(qū)有強(qiáng)烈吸收而發(fā)生電子躍遷,故料,[44]。、二氧化鈦光催化技術(shù)具有高效、工藝簡單、無二次污染、清潔等諸多優(yōu)點(diǎn),預(yù)計(jì)在以下領(lǐng)域有機(jī)廢可生化性差、環(huán)境中難降解化學(xué)耗氧量較高等特點(diǎn),運(yùn)用常規(guī)生化處理運(yùn)行費(fèi)用高且費(fèi)時(shí),效果差,使用光催化技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)幾個(gè)小時(shí))取得較好的特別適合于小規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)有機(jī)廢水處理,尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。云南省鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)點(diǎn)多面廣,分散,規(guī)模小,生產(chǎn)有機(jī)廢水多數(shù)任何處理直接外排,成為環(huán)保工作的又一新課題。使用光催化技納米二氧化鈦光催化技術(shù)處理有機(jī)廢水有著非常誘人的應(yīng)用前景但目前的研究多數(shù)限于實(shí)驗(yàn)室研究,在有機(jī)廢水處理方面,筆者認(rèn)為主要有以下幾個(gè)發(fā)展方向:制備復(fù)合型、光二氧化鈦高效光催化劑。二氧化鈦僅能吸收<387nm紫外線(約占太陽光能的1%)對(duì)太陽能的利用率較低,制備帶隙能更低,能利用可見光的復(fù)合型或光高效二氧化鈦催化劑,將使這一技術(shù)更經(jīng)濟(jì)對(duì)太陽光能利用更充分,容易進(jìn)行技術(shù)推廣。探索合適的載體或固定催化劑的方法。積極尋找固定納米二氧化鈦載體,將吸附、氧化分解結(jié)合起來,克服二氧化鈦催化劑懸浮相氧化中存在的催化劑回收困難、易聚沉、易損失等缺點(diǎn),是這一技鈦固定、水循環(huán)等多功能的反應(yīng)裝置研制。將解決光催化技術(shù)的實(shí)用化。可以預(yù)計(jì),隨著光催化理論的不斷深入,有機(jī)物結(jié)構(gòu)和光催化效率的關(guān)系的闡明,以及以上三方面工作的突破,不遠(yuǎn)的將來在有機(jī)廢水處理上,又多了一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、高效、無二次污染的新技術(shù)。參考文獻(xiàn)2姚曉斌馬穎.貴金屬對(duì)TiO2懸浮物光照過程中H2O2.感光科學(xué)與光化學(xué)1999.17.(5):159～162.3].醇鹽水解法制備二氧化鈦納米粉體.1995,10(4):423～4274崔斌等.TiO2簿膜光催化降解4(2—吡啶偶氮間苯二酚的研究.化學(xué)應(yīng)用與研究43945]郭清萍等.低壓化學(xué)氣相沉積法制備TiO2的研究.化學(xué)研究與應(yīng)用,1999.11(1):1316]788199124469199161991611]張汝冰,劉宏英,李風(fēng)生.TiO2.環(huán)境化學(xué),12]崔斌等.TiO2簿膜光催化降解4—(2—吡啶偶氮間苯二酚的研究.化學(xué)應(yīng)用與研究200414]程滄滄,胡德文,.附著態(tài)TiO2光降解可溶性染料的研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),15吳海寶等.太陽能—TiO2非均相光催化氧化染料污水脫色研究.16王怡中.二氧化鈦懸漿體系太陽光催化降能甲基橙研究.18]王怡中,符雁.平板型太陽光催化反應(yīng)系統(tǒng)中甲基橙降解脫色研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)19施利毅李春忠.X—3B脫色研究.太陽能學(xué)報(bào),2001.21(1).20施利毅李春忠.Ticl4—O2體系高溫反應(yīng)制備超細(xì)TiO2光催化材料的研究.無機(jī)材料學(xué)],,,24]姜義華,.多孔二氧化鈦的三氯甲烷光催化氧化的影響.1999.20(325]胡德文,程滄滄.TiO2降解鄰氯苯酚水溶液.環(huán)境污染與防治,199926魏宏斌嚴(yán)熙世.二氧化肽膜固定相催化氧化深度處理自來水.27陳非力王良焱.玻璃管附載TiO2光催化反應(yīng)器去除飲用水中微量有機(jī)物的研究.1992 ,[29]岳林海.稀土元素?fù)诫s二氧化鈦催化劑光降解久放磷的研究.上海環(huán)境科學(xué)19917(9).[ 如,李映紅.TiO2/SiO2的制備及其對(duì)DDVP光催化性能的研究.水處理技術(shù),31]陳穎.TiO2光催化氧化聚丙烯酰胺.催化學(xué)報(bào),19922(3報(bào),1998.34(3).33李芳柏古國榜.WO3/TiO2.19920(4).34]何進(jìn),劉世程.TiO2(Ag納米半導(dǎo)體薄膜的制備及其光催化性能.電子元件與材料.35]周仁賢,沈?qū)W優(yōu).Pt/TiO2的光催化氧化性能.浙江大學(xué)學(xué)報(bào)理學(xué)版1999.2636] .Agpb及其離子對(duì)TO2光催化分解CH3CHO.感光科學(xué)與光化學(xué),19917(1).1991738]譚曉萍,王國生,湯克敏.光催化氧化法用于垃圾滲濾液深度處理主要影響因素的試驗(yàn)研,1999N39].水體表面微層中酞酸酯的光降解研究.環(huán)境化學(xué),19918(240.CdsTiO2復(fù)合納米微粒的原位合成及性質(zhì)研究.[41]郝彥忠等.染料TiO2納米晶多孔膜電極的帶邊移動(dòng).化學(xué)通報(bào),1998(7):34—37.[42]馬萬紅等.偶氮類化合物在納米TiO2表面光降解的 Vis光譜示蹤的研究.高等學(xué)校43]劉建軍,于迎春.TiO2沖擊波活化及其光催化活性.高壓物理學(xué)報(bào),19913責(zé)任編輯楊群materialsand coursecontent,teachingmaterialconstruction,teachingofassemblemethodsaswellasmethodologybeforefiYANGQun&WANGYilin:AnancientYunnanbronzemirrorstudiedwithlaserRamananicpollutionsinwaterpollutionsinwater.ZIZhenghua,SHIHaiyan,ZHANGShubo,JIANGShiji,KANJiade,YUANBo&MOWei:AnysisofcrystalstructureaboutLa2/3Ca1/3xBaxMnO3materialswiththeRietveldMethodturewasyzedwiththeRietveldMethod.Theresultrevealsthatwhenx≥0.20theirstructurechangespnmatowiththeRietveldMethodandyzestheeffectofCa2+andBa2+.H