具有高光催化活性的兩親性TiO2 Janus粒子的制備

編號：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

機構(gòu)： 中北大學(xué)超重力化工過程山西省重點實驗室 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)和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,水污染問題日益嚴重.尤其是化工原料和產(chǎn)品在生產(chǎn)、儲存和運輸過程中發(fā)生的事故,造成大量有機物進入水體,對自然環(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,通過簡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、難降解有機廢水方面具有獨特優(yōu)勢,但由于其強親水性導(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)成了無數(shù)個強化反應(yīng)的微反應(yīng)器.本文將光催化技術(shù)與Pickering乳液優(yōu)勢結(jié)合,實現(xiàn)催化劑與有機物界面面積的最大化,從而提高降解效率.首先采用拓撲選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,研究其對有機廢水的降解效率.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,可以有效潤濕油性有機物,說明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)定性實驗表明,以TiO2 Janus粒子為乳化劑的乳液穩(wěn)定時間長達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驗表明,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,硝基苯的降解率達到98.9%,約是純TiO2的2倍, STA-TiO2的1.3倍,煤油的降解率也達到89%.采用叔丁醇、對苯醌、乙二胺四乙酸二鈉和過硫酸鉀作為捕獲劑對TiO2 Janus粒子的光催化機理進�