中心组合设计优化S-Cr-TiO_2催化剂光降解工艺条件

在确定的温度和光照条件下,采用中心组合设计法研究了固相反应法合成的硫与铬共掺杂二氧化钛(S-Cr-TiO)2光催化剂与水溶苯胺蓝(ANB)可见光降解过程中的三个作用因子:催化剂的浓度、水溶苯胺蓝水溶液的pH值及其初始浓度之间的相互作用关系,得到了影响因子与降解速率之间的回归方程及因素之间相互作用的响应面图。结果表明,S-Cr-TiO2光催化剂对水溶苯胺蓝的可见光降解过程遵循一级反应动力学规律。当催化剂浓度为2.05g/L,水溶苯胺蓝的浓度为42.57mg/L、pH=6.63时,光降解速率常数为0.01432 min-1,比未优化工艺条件时所得光降解反应速率常数0.01348min-1提高了6.2%。中心组合设计对筛选光降解工艺条件,提高光降解效率是十分有效的。

S、Cr共掺杂TiO_2纳米材料的固相合成及其可见光降解性能

采用固相反应法分别合成了铬掺杂二氧化钛(Cr-TiO2)及硫和铬共掺杂二氧化钛(S-Cr-TiO2)纳米材料。并用XRD、SEM、UV-Vis、XPS、N2吸附等技术对材料进行了物相结构表征,同时研究了材料对水溶苯胺蓝的可见光降解性能。结果表明,在S-Cr-TiO2纳米材料中,硫以阳离子S6+进入二氧化钛晶格或晶格间隙,铬以同晶取代方式占据TiO2晶格中Ti的位置,其晶型为锐钛矿型。硫、铬的共掺杂能有效地限制TiO2晶体的生长,其紫外-可见漫反射吸收光谱覆盖了可见光区并延伸到近红外区域。在25℃,pH 6.5条件下,所制得的S-Cr-TiO2光催化材料对水溶苯胺蓝的可见光降解具有良好的光催化活性,并服从一级反应动力学规律,120min内,水溶苯胺蓝分解率达到83.7%,其可见光降解速率常数分别是纯TiO2及Cr-TiO2的1.96倍和1.38倍。