纳米多孔二氧化钛微球光催化剂对染料污水的降解处理

刘秋红,李凯静,吴松浩,韩 冰,侯 鹏,董立峰,孙 琼,2*

(1.青岛科技大学 材料科学与工程学院,山东 青岛266042;2.福州大学 能源与环境光催化国家重点实验室,福建 福州350116)

活性艳红染料X3B 是一种典型的偶氮类有机染料,在多种废水处理方法的研究中被选做具有代表性的处理对象[1-3]。印染加工过程中的染料废水排放,是工业废水的主要污染源之一,具有色度深、碱性大、有机污染物含量高和水质变化大的特点[4],而传统的物理、生化处理方法多有处理时间长,难以满足排放要求等缺点[5]。1977年,FRANK和BARD利用二氧化钛在紫外光照射下,降解水中的氰化物,使光催化技术用于污水处理成为可能[6],开辟了半导体光催化技术在降解污染废水中的应用。光催化处理污染废水有处理周期短、方法简单易操作、不产生二次污染等优点[7],被广泛应用于各种污染废水降解的研究,并取得极大进展[8-9]。

二氧化钛(TiO2)是当今研究最为普遍的一种半导体光催化剂,已被广泛应用在污废水处理、太阳能电池、催化材料、非线性光学材料等领域[10-12]。光催化降解染料污水过程中,有机物快速吸附于催化剂表面,而表面反应是光催化反应的速率决定步骤[3]。相对于普通粉末催化剂,多孔纳米材料由于粒径小、比表面积大等优点显示了在光催化降解污废水上的优势[13-14]。LEE等[15]以四异丙醇钛作为钛源,通过受控的水解-水热两步法制出了纳米多孔TiO2,得到了尺寸均匀、形貌单一的单分散球形多孔TiO2,随后将其应用于染料敏化太阳能电池中,得到了7.43%的光电转化效率。……