欢迎光临江西一灯实业有限公司官方网站!
网站首页 | 公司简介 | 联系我们
应用技术

应用技术

联系我们
联系人:朱先生
手机号码:13807030193
公司地址:江西省南昌市青山湖区罗家集前湖徐村1号厂房

TiO2-ZrO2复合膜的溶胶-凝胶法制备及光催化性能研究

发布时间:2020-01-19 浏览次数:3

近年来,有机污染废水(染料废水、含油废水等)对环境的污染越来越严重,对人类的生活和生命构成了严重威胁。因此,对有机污染废水进行处理和净化。在处理和净化有机污染废水的诸多工艺技术中,Ti2光催化法以其良好的光催化性能、稳定的物理/化学性能以及等优点引起越来越广泛的重视〔1〕。但Ti2存在量子效率低、禁带宽度大、回收难度高等缺陷〔2, 3〕。

根据半导体复合理论,当将2种半导体进行复合时,由于两者之间的能级差可以使光载流子在2种半导体之间转移,可降低电子与空穴之间的复合率〔4〕。由此,本研究提出通过溶胶-凝胶法,将Ti2与ZrO2 2种半导体进行复合制备成Ti2-ZrO2无机复合膜,这样既可以提高Ti2的光催化效率,又能有效地解决Ti2的回收难题。

1.1 Ti2-ZrO2无机复合膜的制备

基片预处理:首先将石英玻璃基片放入碱性洗液中充分洗涤,然后用清水冲洗,再分别用无水乙醇和去离子水声清洗数次,晾干,放入干燥箱中备用。

Ti2溶胶的制备:采用分步水解法,在磁力搅拌下,将无水乙醇、Ti(OBu)4、去离子水以及HCl按照物质的量比为25∶1∶4∶0.75逐滴加入到25 mL的烧杯中,并加入少量乙酰丙酮抑制Ti(OBu)4水解,搅拌4 h,然后在室温下陈化24 h.

ZrO2溶胶的制备:将12.88 g ZrOCl2·8H2O加入到25 mL无水乙醇中,在室温下机械搅拌30 min,然后加热到85 ℃并保持20 min,冷却至室温,即得到透明溶胶。

混合溶胶的制备:在磁力搅拌下将Ti2溶胶与ZrO2溶胶按照物质的量比为5∶1在50 mL的烧杯中进行混合,持续搅拌1 h. Ti2-ZrO2无机复合膜的制备:利用提拉法,在2.0 mm/s的提拉速度下,将混合溶胶涂覆在预处理好的石英玻璃基片(50 mm×50 mm)上。涂覆完毕后,置于烘箱中,在80 ℃下干燥12 h,然后在管式电阻炉中以3 ℃/min的升温速率升至500 ℃,恒温2 h,即得到Ti2-ZrO2无机复合膜。

1.2 光催化反应

取100 mL质量浓度为15 mg/L的甲基橙溶液加入到自制的光催化反应器中。控制反应温度为(30±1) ℃,将负载着无机膜的石英玻璃基片放入到100 mL甲基橙溶液中。以高压汞灯(200 W,λ=365 nm,北京电光源研究所)为紫外光源,进行光催化实验。在相同时间间隔内取5 mL试验溶液,用SP-752型紫外-可见分光光度计在460 nm处〔5〕测其吸光度,进而计算甲基橙的光催化降解率。

2 结果与讨论

2.1 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的FT-IR分析

利用Nexus 470型红外光谱测试仪对Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜进行红外光谱测试,结果如图 1所示。

 图 1 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的FT-IR

由图 1可以看出,对于Ti2薄膜,在606 cm-1处的吸收峰属于Ti-O键的振动吸收峰〔6, 7, 8〕。对于Ti2-ZrO2薄膜,在470 cm-1处的吸收峰属于 Zr-O-Zr伸缩振动峰〔9〕;由于ZrO2的加入,Ti-O键的振动吸收峰发生了偏移,位于647 cm-1处〔6, 7, 8〕。 1 630 cm-1处的吸收峰属于H2O分子的弯曲振动峰〔10〕,这可能是因为无机膜吸收了空气中的水分。 2 337 cm-1处的吸收峰属于空气中CO2的特征吸收峰〔11〕。由FT-IR结果可知,Ti2与ZrO2被成功地制备成无机复合膜。

2.2 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的断面SEM分析

使用JEM-2100F型扫描电子显微镜对Ti2薄膜以及Ti2-ZrO2薄膜的断面进行了考察,结果如图 2所示。

  
图 2 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的断面SEM
a-Ti2薄膜;b-Ti2-ZrO2薄膜。

由图 2可知,无机膜均匀地分布在石英玻璃基片上。Ti2无机薄膜的厚度为181.5 nm,而Ti2-ZrO2无机复合薄膜的厚度为213.7 nm.由此可知,用ZrO2对Ti2薄膜进行复合,会增大无机膜的厚度,增强其机械性能。

2.3 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的透射率分析

使用CARY500型紫外可见近红外分光光度计,于25 ℃下,在190~1 100 nm的波长范围内对Ti2薄膜以及Ti2-ZrO2薄膜进行透射率测试,结果如图 3所示。

 图 3 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的透射率

由图 3可知,在波长<280 nm时,两者的透射率都几乎为零;在波长为280~560 nm范围内时,Ti2-ZrO2薄膜的透射率要高于Ti2薄膜;在波长为560~740 nm范围内时,Ti2薄膜的透射率要高于Ti2-ZrO2薄膜;在波长为740~1 100 nm范围内时,Ti2-ZrO2薄膜的透射率要高于Ti2薄膜。在紫外、部分可见光、近红外波长范围内,Ti2-ZrO2薄膜的透射率要高于Ti2薄膜,这是因为在上述范围内ZrO2的透射率要高于Ti2〔12〕。

2.4 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的光催化性能研究

为考察所制备的无机复合膜的光催化性能,分别对不含无机膜的甲基橙溶液、含有Ti2无机膜(500 ℃煅烧)的甲基橙溶液、含有Ti2-ZrO2无机复合膜(500 ℃煅烧)的甲基橙溶液进行紫外光催化降解甲基橙的实验,结果如图 4所示。

 图 4 Ti2薄膜与Ti2-ZrO2薄膜的光催化性能

由图 4可以看出,在空白实验中,尽管不存在Ti2薄膜,但仍有的降解率,这是因为紫外灯的照射也能使甲基橙降解。在15、30、45、60、75、90 min时,Ti2无机膜(500 ℃煅烧)/Ti2-ZrO2无机复合膜(500 ℃煅烧)对甲基橙的降解率分别为17%/32%、 32%/64%、43%/78%、54%/86%、66%/91%、78%/ 95%.由光催化实验结果可知,Ti2-ZrO2无机复合膜的光催化性能明显优于Ti2无机膜。这首先是因为在365 nm 波长处,Ti2-ZrO2无机复合膜的透光性能要优于Ti2无机膜,这能多的光线参与到光催化反应中。其次是因为Ti2与ZrO2复合并煅烧后,材料内部形成了异质结构,其光化学、光物理方面的性质都发生了很大的变化。在光催化反应过程中,Ti2中的光诱导电子转移到ZrO2导带中,降低了电子-空穴的复合几率,提高了材料的电荷分离效果,从而有效地提高了Ti2的光催化性能。

3 结论

本实验通过溶胶-凝胶法与提拉法制备出Ti2-ZrO2无机复合膜。红外光谱分析结果表明,Ti2与ZrO2成功进行了复合。无机膜的断面SEM结果表明,用ZrO2对Ti2薄膜进行复合可增大无机膜的厚度,使其机械性能增强。透射率测试结果表明,Ti2-ZrO2薄膜的透光性要优于Ti2薄膜,这也有利于提高光催化性能。光催化性能实验结果表明,紫外灯对甲基橙有的降解作用,Ti2-ZrO2薄膜的光催化效果明显强于Ti2薄膜。

综上所述,通过溶胶-凝胶法将Ti2与ZrO2制备成无机复合膜后,其光催化效果得到了明显提高,而且还解决了Ti2粒子不易回收、易造成二次污染的难题。溶胶-凝胶法制备的Ti2-ZrO2无机复合膜在光催化处理水中有机污染物领域拥有广阔的应用前景。


      布袋除尘器仪器比较大,所以在运行中会产生噪音,这是无可避免的,我们只能减弱它,下面给大家说几个方法。  1、为了减轻布袋除尘器噪音,布袋除尘器风机在设计时,要考虑减少布袋除尘器声源的因素,因此,在气动性能上尽量减少气流冲击和附属面分离现象,来防止或减少噪音的产生。  2、布袋除尘器管路的设计过程中要防止通流部分尖锐突出和急剧转弯。  3、选择合适的布袋除尘器风机的转数大小,要注意控制叶轮与风舌处的间隙, 间隙太小会使噪声加大。  4、机壳及电机的噪音可以通过加装隔声罩来解决,将风机置于独立的风机隔声间内,在风机间内进行吸声、隔声处理。  5、在风机排风口外安装消声器,内置消声插片,使噪声在通过构造的消声器时削减。消声器是降低空气动力设备进、排气口辐射或沿管传递噪声的有效措施。  7、布袋除尘器风机吊挂采用阻尼弹簧吊架减振器。  布袋除尘器噪音问题有以下几种方式:  一、为了减轻袋式除尘器噪音,袋式除尘器风机在设计时,要考虑减少袋式除尘器声源的因素,因此,在气动性能上尽量减少气流冲击和附属面分离现象,来防止或减少噪音的产生。  二、袋式除尘器管路的设计过程中要防止通流部分尖锐突出和急剧转弯。  三、选择合适的袋式除尘器风机的转数大小,要注意控制叶轮与风舌处的间隙, 间隙太小会使噪声加大。  四、袋式除尘器机壳及电机的噪音可以通过加装隔声罩来解决,将风机置于独立的风机隔声间内,在风机间内进行吸声、隔声处理。  五、在袋式除尘器风机排风口外安装消声器,内置消声插片,使噪声在通过构造的消声器时削减。消声器是降低空气动力设备进、排气口辐射或沿管传递噪声的有效措施。  六、袋式除尘器风机吊挂采用阻尼弹簧吊架减振器。  江苏奥凯配套生产袋式除尘器里的除尘布袋,为客户提供除尘器布袋专属定制服务,以满足客户对不同工况的需求 ,充分得到了广大用户的认可。奥凯大化纤维,采用全新工艺制作而成,每平方米滤料均经过高温热定型处理,很大限度了滤料的尺寸稳定性。奥凯根据不同工况需求可以对滤料进行烧毛、压光、涂层、浸渍、覆膜、防水防油等的处理。根据客户除尘设备要求进行除尘器布袋专属制作,滤袋与花板的紧密贴合,避免粉尘从花板孔泄露。  ①降低声源的激发力。一是要减少因空气动力产生的冲击和涡流的噪声;二是提高布袋除尘器风机叶轮及转轴的动平衡精度,以减少因布袋除尘器风机转动不平衡产生的噪声;三是提供良好的润滑以减少摩擦力;四是声源隔振。这些办法都可以有效地减少激发力。②降低除尘系统中噪声辐射部件对激发力的响应。一是改变共振构件的固有频率(当激发力的频率相当或接近于某构件的固有频率时,将会激起构件的强烈共振,由此产生激烈的噪声); 二是采用阻尼材料,以增加能量损耗,减少噪声的辐射。③正确地安装,合理地使用和维护保养,防止异常声发生。(2)传输路径的噪声控制①声源的辐射。在噪声源周围或接收器四周,使用设计得当的隔声罩,让声源密闭,防止或减少布袋除尘器噪声源向外传播。②声的吸收。利用声的吸收原理,采用良好的吸收材料,使布袋除尘器噪声在传输途径中不断地衰减。③声的反射。利用声的反射原理,采用不连续结构,使声能量反射给声源,阻挡布袋除尘器噪声的传播。(3)接受器的防护措施接收器可能是一个人或几个人的集合,或是噪声敏感设备。可采用耳塞、耳罩或设置隔声墙、隔声室,使噪声控制在允许水平,防止布袋除尘器噪声的危害。  关于上面所说的,有关布袋除尘器噪音问题有哪几种方式的相关知识就介绍到这里,如果还有其他疑问,可以到本公司的网站进行有关询问。 除尘配件 脱硝设备 布袋除尘 锅炉除尘 车间除尘 车间除尘 锅炉除尘 车间除尘 锅炉除尘 车间除尘