編號(hào)：NMJS07690
篇名：具有高光催化活性的兩親性TiO2 Janus粒子的制備
作者：師艷婷 張巧玲 劉有智 暢俊波 郭婧
關(guān)鍵詞： 二氧化鈦 Pickering乳液 納米顆粒 光催化 降解
機(jī)構(gòu)： 中北大學(xué)超重力化工過(guò)程山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山西北方興安化學(xué)工業(yè)有限公司
摘要： 隨著工業(yè)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重.尤其是化工原料和產(chǎn)品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生的事故,造成大量有機(jī)物進(jìn)入水體,對(duì)自然環(huán)境造成極大危害.特別是在海洋中發(fā)生大規(guī)模的泄漏事故時(shí),通過(guò)簡(jiǎn)單的物理方法如吸附、萃取等能夠回收大部分資源,但在水體中仍有高濃度的污染物以油滴的形式存在,難以進(jìn)一步去除.二氧化鈦光催化技術(shù)在處理高濃度、難降解有機(jī)廢水方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),但由于其強(qiáng)親水性導(dǎo)致與污染物接觸面積受限,降解效率不高. Pickering乳液是一種界面催化新技術(shù),是由具有兩親性的膠體粒子代替?zhèn)鹘y(tǒng)表面活性劑形成的油水分散體系,固體粒子吸附在油/水界面,提高了固液接觸面積,由此構(gòu)成了無(wú)數(shù)個(gè)強(qiáng)化反應(yīng)的微反應(yīng)器.本文將光催化技術(shù)與Pickering乳液優(yōu)勢(shì)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)催化劑與有機(jī)物界面面積的最大化,從而提高降解效率.首先采用拓?fù)溥x擇表面改性法用硬脂酸改性二氧化鈦制備Janus粒子,在此基礎(chǔ)上用制得的二氧化鈦Janus粒子構(gòu)筑Pickering乳液光催化降解體系,研究其對(duì)有機(jī)廢水的降解效率.FM和HRTEM表征結(jié)果顯示,硬脂酸均勻分布在TiO2的一側(cè),符合Janus粒子的結(jié)構(gòu)特征.與純TiO2相比, TiO2 Janus粒子的接觸角從14.6o增大到72.9o,具備一定的親水親油性,可以有效潤(rùn)濕油性有機(jī)物,說(shuō)明TiO2 Janus粒子可以構(gòu)筑穩(wěn)定的Pickering乳液光催化體系.乳液穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明,以TiO2 Janus粒子為乳化劑的乳液穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)達(dá)15 d,明顯優(yōu)于TiO2和STA-TiO2.降解高濃度煤油廢水和硝基苯廢水的實(shí)驗(yàn)表明,與純TiO2和STA-TiO2相比, TiO2 Janus粒子的光催化效率有明顯提高,紫外燈輻照120 min后,硝基苯的降解率達(dá)到98.9%,約是純TiO2的2倍, STA-TiO2的1.3倍,煤油的降解率也達(dá)到89%.采用叔丁醇、對(duì)苯醌、乙二胺四乙酸二鈉和過(guò)硫酸鉀作為捕獲劑對(duì)TiO2 Janus粒子的光催化機(jī)理進(jìn)�
