文档介绍：TiO2 溶胶法光催化含***甲烷溶液

(师范学院,化生教育系,00 级黄俊生)
(学号:2000125109)

摘要:以硫酸氧钛作为反应的前驱体,改进了以硫酸氧钛为前驱体的溶胶—凝胶法,
溶胶的制备过程控制在 1h 以内,成倍地缩短了反应时间。制备出比较稳定的橙黄色透明溶
胶。
首次利用二氧化钛溶胶进行光催化含***甲烷的有机物。二***甲烷、三***甲烷、四***甲烷
溶液在二氧化钛溶胶和紫外光的作用下,分解并使得溶液的电导率增加。二氧化钛溶胶的浓
度和二***甲烷的浓度对光催化的电导率的变化有一定的联系,而三***甲烷和四***甲烷则没有
这种情况。当二氧化钛的浓度过高时,光照所产生的自由基和氧空穴对中间产物作用导致二
***甲烷的降解反应速度变缓,反映在电导率的变化上,电导率的增加速度变缓。选择合适的
二氧化钛的浓度,将有利于二***甲烷的光催化分解。随着甲烷上***取代度的增加,催化剂对
其的催化效果越差,催化率由高至低依次为:二***甲烷、三***甲烷和四***甲烷。二氧化钛应
该对催化对象具有一定的选择性。
关键词:二氧化钛;光催化;二***甲烷;三***甲烷;四***甲烷;电导
教师点评:该工作详尽介绍了用二氧化钛溶胶对含***甲烷水溶液的光催化实验,克服了
前人用粉末和薄膜光催化工作中存在的分离和效率低的问题,该实验工作中,数据丰富,可
靠,结果分析细致,结论合理,为进一步进行二氧化钛溶胶光催化含***烷水溶液的工作打下
了一定的基础。(点评教师:罗仲宽)

研究意义
20 世纪以来,人类在享受迅速发展的科技带来的舒适和方便的同时,也品尝着盲目和
短视造成的生存环境不断恶化的苦果。从上半叶震惊世界的“八大公害事件”到今年来发现
的全球变暖、臭氧层破坏和生物多样性的消失;从 80 年代上海爆发的“甲肝”事件到 90
年代末使全世界恐慌的“疯牛病”和“二噁英事件”,都是 20 世纪环境恶化的直接结果。而
环境污染的潜在影响远不止这些,已严重的威胁着人类的继续繁衍和生存。所以,控制污染、
保护环境,实现可持续发展使全人类的迫切愿望和共同心声。
目前,自来水的供应过程中采用了含***的物质进行消毒,以保持水进入千家万户时没有
细菌。然而这种加***消毒的方法产生了新的有机卤化物,成分为是三***甲烷,及少量的一***
甲烷、一溴二***甲烷、二溴一***甲烷、溴仿,检测的结果表明,加***消毒的饮用水、自来水
中的卤代烷含量高于水源水,长期引用超标的水,会肝中毒,甚至癌变。另外,由于工业中
的大量应用具有反应惰性的***代挥发性的有机物,如二***甲烷、三***乙烷等,使其构成了水
中主要的有害成分[1] 。因此饮用水的安全健康的问题得到了越来越多的关注,如何杀菌消
毒,减少有机物的污染,减少水中卤代烷的含量等都是人们所探讨的课题。
非 Ti02 催化的催化氧化法的研究现状
现在,在处理含***的有机物时,采用的方法中大多采用催化氧化反应,因为这是一种相
对成本低廉、无二次污染的方法,有些采用氧化铝负载贵金属材料,在高温条件下将***代有
机物氧化分解[2],这种方法需要克服负载材料中的高温***中毒。Chen 等人采用了氧化钴作
负载体[3],将金粉粒共沉淀分散在氧化钴载体中,在 300℃时的催化活性高于 Cr2O3/Al2O3,
Pt/Al2O3 等数十倍。L. J. Heraty 等采用微生物来降解二***甲烷,可在温度 22℃处理[4],J. I.
Gutierrez-Ortiz[5]等用 H-ZSM-5 负载的氧化镁对二***甲烷和三***乙烷进行氧化,所处理的温
度为 400 至 450℃,对气体的处理效率达到了 95%的转换率。在这些氧化物催化的过程中,
所需的温度均在几百度,室温下进行二***甲烷的氧化比较困难。
Ti02 催化氧化法
由于上述反应条件较为苛刻,因此专家把注意力转移到可将许多水中或气体中的有机
物、病菌等物质分解成二氧化碳和水的 Ti02 催化剂。自从 1972 年 Ti02 光催化特性由日本藤
岛昭教授发现以来,以其为代表的光催化材料已经得到广泛的研究。在入射光子能量大于带
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隙能的条件下,TiO2 光催化剂可将许多生物法、化学法、无法降解的环境污染物完全分解,
且不造成二次污染[6] ,由于光催化技术可利用太阳能在室温下发生反应,比较经济;光催
化 Ti02 自身无毒、无害、无腐蚀性,可反复使用;可将有机污染物完全矿化成 H20 和无机
离子,无二次污染,所以有着传统的高温、常规催化技术及吸附技术无法比拟的诱人魅力,
是一种具有广阔应用前景的绿色环境治理技术。
本研究特点
目前的研究中,所有的光催化处理研究较多,也多集中在粉末和薄膜的方法上[7-10]。比