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由于粉末型的TiOz催化剂存在着粉末难以回收,在空气中易于飞散,在水中易于凝聚、等缺点,需要有合适的载体,但常用的载体还不能满足实际需要。因此,选择合适的载体、制备高活性的负载型TiO2光催化剂受到人们广泛的关注。本论文探索了以碳纤维(CF)为载体负载纳米TiO2制备光催化材料,通过光催化降解甲基橙、酸性橙Ⅱ溶液,研究试样的光催化活性。为了进一步提高材料的活性,提出了以氧化一还原法,在试样表面沉积Pd粒子对试样进行改性,研究Pd改性对试样光催化活性的影响。
采用硝酸氧化处理方法对碳纤维载体表面进行修饰,研究了碳纤维的氧化处理对其负载光催化材料的影响。结果表明,碳纤维经过氧化处理后,可以明显提高其对TiO2的负载率和负载牢度。并以对碳纤维进行4h左右的表面氧化处理后,负载TiO2的效果为好。
分别研究了用浸渍-烧结法、溶胶-凝胶法在碳纤维表面负载TiO2的制备工艺,通过SEM、XRD、COD,紫外分光光谱等测试方法对试样的表面形貌,晶型结构及光催化活性进行测试分析。结果表明,采用浸渍-烧结法制备的TiO2/CF对于甲基橙溶液具有明显的吸附作用,同时对于甲基橙溶液及酸性橙Ⅱ溶液均有较好的催化降解效果。TiO2/CF在对甲基橙溶液的催化降解过程中表现出的催化降解性能接近于TiO2P25;经过3h催化降解后,甲基橙溶液的脱色率达到99%,酸性橙Ⅱ溶液的脱色率达到99.5%。表明碳纤维作为TiO2的载体具有可行性。采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面包覆形成了连续均匀的TiO2薄膜。当锻烧温度达到550℃时,TiO2呈金红石与锐钛矿的混晶结构;在制备过程中,涂覆3次制备的试样催化活性高于涂覆1次的试样。采用溶胶-凝胶法及浸渍-烧结法负载TiO2于碳纤维表面,其对于甲基橙溶液及酸性橙溶液都具有良好的光催化降解效果,且浸渍-烧结法制备的TiO2/CF光催化活性高于溶胶-凝胶法制备的试样。
采用氧化还原法在试样表面沉积金属Pd粒子,结果表明:采用浸渍-烧结法制备的TiO2/CF经Pd修饰后,其光催化性能较改性前略有提高。而溶胶-凝胶法制备的TiO2/CF经沉积Pd粒子改性后,对于酸性橙Ⅱ溶液的降解性能有明显的改善,其最大提高幅度达到62%。