复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能研究

近年来，工农业生产的快速发展带来了日益严重的环境污染问题。研究和开发清洁高效的污水处理技术成为环境科学的研究热点。半导体光催化技术以其优异的性能在废水处理中受到了广泛关注，二氧化钛和氧化锌成为其中的典型代表。本论文对半导体光催化技术的研究与应用进展进行了综述，介绍了半导体光催化技术的原理，影响半导体光催化活性的因素，复合光催化剂的制备方法。通过溶胶-凝胶法、直接化学沉淀法和吸附法制备了一系列复合半导体光催化剂，利用扫描电子显微镜（SEM）、投射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）等手段对复合催化剂进行了表征，并通过对不同染料的降解反应考察了复合催化剂的光催化性能。取得了以下结果：1.以乙酸锌、钛酸四正丁酯及活性炭（AC）为原料，采用溶胶-凝胶法制备了ZnO-TiO2/AC复合光催化剂。优化了实验条件，详细考察了ZnO和活性炭的掺杂量对催化剂光催化活性的影响。复合催化剂ZnO（9.52%）-TiO2/AC（40%）在紫外光照射下对10mg·L-1甲基橙水溶液的降解率在3h内可达87%。2.以乙酸锌和凹凸棒土（ATP）为原料，利用吸附法和直接化学沉淀法制得了ZnO/ATP复合光催化剂。该催化剂在紫外光照射下对亚甲基蓝水溶液具有较高的降解效率。3.采用了溶胶-凝胶法，制备了TiO2/膨润土-AC复合光催化剂。系统考察了实验条件对产品光催化活性的影响，优化了实验条件。TiO2/膨润土（31.67%）-AC（18.33%）复合光催化剂对20mg·L-1亚甲基蓝水溶液的降解率达87%以上。