TiO2%2fSrFe12O19制备及光催化降解染料废水及研究.pdf

内蒙古师范大学硕士学位论文

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中文摘要
净化工业生产所带来的环境污染,是现今很多地方所面临的首要问题。而二氧
化钛为基的光催化剂产品已被开发及其机理在实验室条件下也已被验证。然而对于
该光催化剂生产的现有方法均为化学试剂制备方法,其成本较高而难以普及。化学
式为 MFe12O19 (M=Ba, Sr, Pb)的磁性铁氧体磁性光催化剂具有保持 TiO2 高催化活性
的同时赋予粒子一些特性使其易于分离的特性而得到关注。
本研究中,在本课题组前期研究的基础上,以硝酸铁、硝酸锶为原料,利用溶
胶-凝胶与自蔓延法相结合的方法首先制备出磁基体 SrFe12O19,然后将 TiO2 包覆于
锶铁氧体上制成磁性光催化剂 TiO2/SrFe12O19。并通过利用 X 射线衍射(XRD),红
外光谱(IR),透射电镜(TEM),振动样品磁强计(VSM)以及比表面积孔分析仪对磁基
体 SrFe12O19 以及光催化剂 TiO2/SrFe12O19 进行了表征。同时,以亚甲基蓝(MB)和甲
基橙(MO)为模拟废水,评价了磁性光催化剂 TiO2/SrFe12O19 在可见光下催化降解有
机物的活性以及对印染废水的处理效率。得出如下的结果:
(1)采用溶胶-凝胶法和自蔓延法相结合的方法制备出了黑棕色粉末状的锶铁
氧体 SrFe12O19 颗粒,并将锶铁氧体作为磁基体,用溶胶-凝胶法在锶铁氧体上包覆
上 TiO2 制成光催化剂 TiO2/SrFe12O19;
(2)XRD,IR 和 TEM 分析了催化剂的结构及包覆情况,结果说明 TiO2 聚集
并包覆在 SrFe12O19 表面,且包覆 TiO2 为锐钛矿型,VSM 测试表明溶胶-凝胶与自
蔓延法相结合的方法制备出 SrFe12O19 比只用溶胶-凝胶法制备出的磁性能好,TiO2
包覆后催化剂仍具有优异的磁性能;
(3)对 TiO2/SrFe12O19 进行光催化实验表明:光催化剂有良好的催化活性,催
化效果最好的是 TiO2 占催化剂 80% , 在 450 ℃下焙烧所得的光催化剂
TiO2/SrFe12O19;
(4)以亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)为模拟废水,对 TiO2/SrFe12O19 进行的光
催化实验表明:催化剂的用量为 2g/L时,对亚甲基蓝和甲基橙的降解率分别为 %
和 30%。光催化剂 TiO2/SrFe12O19 对亚甲基蓝的降解率明显高于甲基橙的。在实验
反应体系中,光催化剂 TiO2/SrFe12O19 适合用于降解亚甲基蓝一类的有机染料废水;
(5)在多次重复利用后,TiO2/SrFe12O19 光催化剂的活性逐渐下降。这可能光

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催化降解的中间产物或甲基橙富集于催化剂的表面,导致催化剂的有效面积下降,
从而影响了其光反应历程进而影响其催化活性。但多次重复使用后 TiO2/SrFe12O19
的对甲基橙仍有较好的降解效果,使用 6 次之后,降解率仍可达到 80%;
(6)采用印染废水作为降解模型反应物,以 TiO2/SrFe12O19 作为光催化剂,进
行了印染废水的 COD 去除率和脱色率试验表明:光催化剂 TiO2/SrFe12O19 的投加量
为 2g/L 时,随着光照时间的延长印染废水的 COD 和色度均得到了很好降低去除,
TiO2/SrFe12O19 光催化处理印染废水反应适合在酸性条件下进行。故光催化剂
TiO2/SrFe12O19