改性纳米TiO2薄膜的制备及其光催化处理焦化废水

• 作 者: 顾松球
• 出 处: 大连海事大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 纳米TiO2 硫掺杂 焦化废水 光催化

随着资源的过度利用和大自然的严重污染,生态环境遭受了严重的破坏。人们迫切需要开发能够经济有效地利用能源并具有不污染环境的功能意识材料。纳米TiO₂正是这种具有净化环境功能的绿色材料,它可完成环境净化、能源再生、能源贮备、不污染环境等多项功效。纳米TiO₂可通过多种技术制备,且日臻成熟,但仍普遍存在设备复杂、条件难控、产业化困难等问题。纳米TiO₂具有无毒、催化效率高、性能稳定、价廉等突出特点,以及在光催化氧化处理废水及净化空气中的应用,使它已成为目前光催化研究领域中最活跃的方向之一。焦化废水是冶金工业废水中的一类,其危害大、处理困难,已成为我国目前重点控制的废水之一。光催化氧化技术是近年来发展起来的一种新型水处理技术,因高效、无二次污染,且具有可直接利用太阳能的潜力,而受到各国学者的关注。纳米TiO₂具有优异的光催化活性,它能将环境中存在的微量有机物降解为无污染的无机物,还能杀死细菌病毒,因此具有广泛的应用前景。但是,纳米TiO₂光催化剂须依赖于紫外光,对太阳光的利用率低,因而限制了它的应用。为了提高纳米TiO₂在可见光区的光催化活性,充分利用太阳光,必须对其进行改性。以硫脲为掺杂剂制备了均匀分散的硫掺杂纳米TiO₂光催化剂,探讨了硫掺杂对纳米TiO₂的晶相结构、原子价态及催化剂表面状态的影响,并对其掺杂机理进行了研究。结果认为在高温热处理过程中,由于微量的硫以S⁴⁺进入TiO₂的晶格中取代了部分Ti⁴⁺而导致局部变形,导致TiO₂的价带和导带之间的带隙变窄,从而提高了TiO₂的可见光的光谱响应。本文用硫掺杂纳米TiO₂作为光催化剂催化降解焦化废水,实验结果表明经450℃热处理的硫掺杂纳米TiO₂薄膜能很好地降解焦化废水中的有机物,处理后水中的COD与NH₃-N等指标均达到排放要求。