图6不同pH值下的染料降解率
由图6可以看出,pH值3是最佳的降解环境。在强酸性降解环境中,降解率明显高于其它条件,但pH值为5时的降解率有所下降。弱碱性环境中,降解率要优于中性环境。
溶液初始pH值对光催化降解的影响比较复杂。一方面,溶液初始pH值直接影响催化剂表面所带的电荷性质和污染物在催化剂表面的吸附行为;另一方面,溶液初始pH值还影响了半导体催化剂在水中的聚集颗粒大小和催化剂的能带位置。在较低的pH值条件下,TiO2分子表面的电势为正,有利于光生电子向TiO2表面迁移,抑制光生电子与空穴的复合,从而提高TiO2的光催化活性。在弱碱性溶液中,TiO2的表面带负电荷,有利于其表面吸附空穴,使其具有高活性的空穴,在反应过程中消耗吸附在表面的H2O和OH-,并将其氧化成具有强氧化活性的·OH自由基。
2.4.4重复利用性
图7为纳米TiO2负载薄膜多次使用后的降解效果。
图7纳米TiO2负载薄膜重复使用的降解率
由图7可以看出,负载型催化剂使用5次后的降解率略有下降,但5h后的降解率仍可达到91.6l%,仅降低了6%左右。这可能是因为原先简单附着在纤维表面的零散TiO2纳米颗粒掉落,但其含量极低;而棉纤维素纤维含有大量的羟基,亲水性强,因此除了外部浸轧作用力之外,纳米TiO2还可通过氢键、范德华力与棉纤维的结合,增加了其与棉纤维结合牢度。试验制备的负载型催化剂的重复利用效果较好,达到了循环利用的目的。
2.4.5酸性橙Ⅱ的降解历程
用制备的催化材料降解初始浓度为30mg/L的酸性橙Ⅱ,采用UV-VIS光谱仪对光催化降解酸性橙Ⅱ之后的溶液进行190~600nm波长扫描。图8为不同光照时间后酸性橙Ⅱ的波长扫描图。