为了考察光催化剂可重复使用的次数,用300℃焙烧的催化剂降解初始浓度为20mg/L、pH为2.4的二甲酚橙溶液,一次降解实验后,离心分离出的催化剂烘干后再进行下次实验,如此重复操作10次,实验结果如表3所示。实验结果表明:随着光催化剂重复使用次数的增加,光催化活性相应地呈下降趋势,这是由于在多次降解过程中,降解的产物附着在催化剂的表面,使催化剂活性位减少,使催化剂的催化性能降低。该催化剂的活性较高,在重复使用10次后对二甲酚橙溶液的降解率仍超过85%。
2.6 TiO2光催化氧化机理 TiO2是典型的n型半导体。半导体粒子含有能带结构,这种能带结构是由充满电子的低能价带(Valent band,VB)和一个空的高能导带(Conduc-tion,CB)构成的,它们之间由禁带分开,当半导体受到能量等于或大于禁带宽度的光照射时,价带上的电子被激发,从价带跃过禁带进入导带产生自由电子e-,同时在价带上产生相应的空穴h+,形成电子-空穴对。光生空穴(h+)有很强的得电子能力,可夺取吸附在半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子,使原本不吸收入射光的物质被活化氧化,而电子受体则可以通过接受表面的电子而被还原。其过程如下图所示[11]:
常用的宽带隙半导体的吸收波长阈值大都在紫外区域,而在太阳光谱中,紫外部分仅占太阳总辐射的5%,因此如何延长激发波长一直是光催化改性研究的一个重要方向。
3·结语
纳米TiO2对二甲酚橙的降解效果较好,焙烧温度、溶液pH值、溶液初始浓度和降解时间对二甲酚橙的降解率影响很大,当焙烧温度为300℃,溶液呈酸性或弱碱性,二甲酚橙溶液初始浓度为20mg/L,降解30min后降解率较高。纳米TiO2活性较高,在重复使用10次后对二甲酚橙溶液的降解率仍超过85%。
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