利用含钛冶金渣制取光催化材料的实验研究

摘要

针对半导体光催化剂量子产率低,太阳光利用率低,成本过高等缺陷,本文采用价格低廉的攀钢含钛冶金渣为原料制备光催化剂。
　　 探索了渣粒度、溶渣时间、陈化时间、原料混合比例和煅烧温度等制备条件的影响,分别确定了每种方法的最佳制备条件。对最佳条件下制备的光催化剂进行了ICP(等离子色谱)、EDS(X射线能谱)、XRD(X射线粉末衍射)、UV-Vis(紫外可见吸收光谱)和BET(比表面积)等检测分析,以评价其物理、化学和光学性能。
　　 对比不同方法所制备的光催化剂,比较研究表明:三种方法制备的光催化剂比表面积分别为18.16m2·g-1、1.057m2·g-1、18.17m2·g-1,在光催化剂投加量为0.3g·L-1,光催化降解0.5h的条件下,对甲基橙的降解率分别为93.2％、88.0％、97.7％。常温硫酸溶.水热法制备出的光催化剂综合性能最佳,其中存在有良好光催化作用的锐钛TiO2晶相和Fe2O3,对波长为380～800nm范围内的可见光有较强的吸收,在太阳光、532nm可见光和355nm紫外光的照射下,均能产生较强的羟自由基(·OH)信号。
　　 为了研究含钛冶金渣制光催化剂对于难降解有机物废水的效果,用三种方法在最佳条件下制备的光催化剂对2,4-二氯酚进行了降解。用红外光谱、紫外光谱、离子色谱、高效液相色谱等现代检测手段对2,4-二氯酚的降解产物进行了分析,以探讨降解机理。结果表明:2,4-二氯酚苯环上的C-C1键被光催化剂产生的羟自由基(·OH)氧化断裂,氯取代基转变为游离Cl-存在于溶液中,2,4-二氯酚被羟自由基(·OH)降解生成中间小分子有机产物,这些小分子有机物再进一步被光催化降解。