可見光講解染料進(jìn)展課件

TiO2可見光降解染料進(jìn)展TiO2可見光降解染料機(jī)理2TiO2可見光降解染料進(jìn)展3TiO2染料光敏化降解研究進(jìn)展4問題及展望5TiO2可見光降解染料進(jìn)展1TiO2可見光降解染料的研究背景11TiO2可見光降解染料的研究背景嚴(yán)重污染環(huán)境水量大、色度高、成分復(fù)雜、可生化性差全世界染料產(chǎn)量1-20%在印染過程中流失染料難降解（共軛結(jié)構(gòu)）TiO2可見光降解染料的研究背景無毒光生空穴具有強(qiáng)氧化性對(duì)染料的礦化程度高可在常溫常壓下反應(yīng)物化性質(zhì)穩(wěn)定TiO2催化降解染料不產(chǎn)生二次污染

TiO2光催化降解染料的特點(diǎn)只有在波長小于387nm的紫外光下才能發(fā)揮催化活性到達(dá)地面的陽光中紫外線波段的能量尚不足5%，實(shí)際利用的更少，而可見光部分的比例卻占太陽能的45%TiO2可見光降解染料的機(jī)理TiO2紫外光光催化

在近紫外光（~380nm）的照射下，TiO2受光激發(fā)，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的分離。空穴具有很強(qiáng)的氧化能力（氧化電位高達(dá)3.4V），可以將吸附在催化劑表面的有機(jī)物氧化降解，直至礦化為CO2和H2O。TiO2可見光降解染料機(jī)理pH為7的溶液中TiO2的能帶圖TiO2可見光降解染料機(jī)理染料激發(fā)態(tài)的淬滅機(jī)理TextTextText染料接受可見光照射，發(fā)生電子從較低能級(jí)向較高能級(jí)的躍遷基態(tài)染料激發(fā)態(tài)染料分子處于激發(fā)態(tài)的分子是不穩(wěn)定的，它可以通過輻射躍遷和非輻射躍遷等喪失多余的能量而返回基態(tài)。TiO2可見光降解染料機(jī)理染料激發(fā)態(tài)與TiO2導(dǎo)帶間的電子轉(zhuǎn)移TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展活性染料在低納米TiO2用量時(shí)脫色效率較低，脫色效率隨用量增大而明顯升高芳甲烷結(jié)構(gòu)﹥偶氮結(jié)構(gòu)﹥蒽醌結(jié)構(gòu)證明退色是高度礦化為CO2、無機(jī)離子和水趙進(jìn)才研究發(fā)現(xiàn)，TiO2催化條件下熒光素、羅丹明、酸性紅、孔雀綠等能在可見光下被降解。王文保研究發(fā)現(xiàn)光催化對(duì)于堿性染料體系納米TiO2用量在200~2000mg/L范圍內(nèi)脫色處于較高水平不同結(jié)構(gòu)的染料光降解難易程度不同TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展偶氮染料AO7-TiO2體系受太陽光激發(fā)后活性物質(zhì)生成機(jī)制示意圖（Maria，2002）TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展AO7波譜變化（a）加催化劑前（b）加催化劑照射30min（c）2h（d）4h（e）6h（f）8h；[AO7]=8.5×10-4M，[TiO2]=750mg/l,pH=5.8(natural),T=298KAO7波譜變化（a）加催化劑前（b）加催化劑照射30min（c）2h（d）4h（e）6h（f）8h；[AO7]=8.5×10-4M，[TiO2]=750mg/l,pH=5.8(natural),T=298K萘環(huán)偶氮鍵苯環(huán)TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展AO7波譜變化TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展染料濃度隨時(shí)間變化苯環(huán)、偶氮鍵、萘的降解TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展GC-MS檢測到的中間產(chǎn)物MariaStylidi,DimitrisI.Kondarides,XenophonE.Verykios.AppliedCatalysisB:Environmental40(2003)271–286.TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展GC-MS檢測到的中間產(chǎn)物MariaStylidi,DimitrisI.Kondarides,XenophonE.Verykios.AppliedCatalysisB:Environmental40(2003)271–286.TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展無機(jī)離子產(chǎn)生量與時(shí)間關(guān)系圖NO3-濃度較低CO2生成速率與時(shí)間關(guān)系圖TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展蒽醌染料茜素茜素紅TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展蒽醌染料可能的降解途徑TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展氧雜蒽類染料磺酸基團(tuán)吸附模式下的降解途徑乙二胺、CO2SRB的降解SRB的降解乙二胺基團(tuán)吸附模式下的降解途徑

TiO2可見光降解染料研究進(jìn)展羅丹明BRhB的降解在TiO2納米條帶存在、可見光下照射降解的主要產(chǎn)物為1,2-苯二甲酸二酯、乙二酸、苯甲酸由產(chǎn)物看主要是發(fā)色團(tuán)結(jié)構(gòu)的降解為主，進(jìn)行少量的脫乙基過程TiO2染料敏化降解有機(jī)物研究進(jìn)展TiO2染料敏化降解有機(jī)物研究進(jìn)展染料分子激發(fā)態(tài)的能級(jí)比TiO2

導(dǎo)帶的能級(jí)更負(fù)，實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移光熱穩(wěn)定性好，使用壽命長可與半導(dǎo)體TiO2

表面牢固地結(jié)合，并以高的量子效率將電子注入到其導(dǎo)帶中寬的光譜響應(yīng)范圍，盡可能寬的范圍內(nèi)吸收可見太陽光譜具有足夠高的氧化還原電勢，使其能迅速結(jié)合電解質(zhì)溶液或空穴中的電子給體而再生敏化劑具備的基本條件TiO2染料敏化降解有機(jī)物研究進(jìn)展作者染料目標(biāo)污染物結(jié)論李祥忠2002玫瑰紅、曙紅、藻紅、羅丹明B

2,4-二氯苯酚

降解主要途徑:·OH自由基氧化、O2氧化和導(dǎo)帶電子直接還原；4種染料敏化效果依次為:玫瑰紅≈曙紅>藻紅>羅丹明BDebabrata2002亞甲基藍(lán)、羅丹明B苯酚、氯苯、1,2-氯乙烷、三氯乙烯5h降解達(dá)到70%Debabrata2006曙紅、勞氏紫酸性湖藍(lán)AB1曙紅和勞氏紫存在分別降解56.7%和41%，敏化劑自身也降解了65.7%和65.2%Photocatalyst:TO2-rhodamineBpollutantPinPurDegradationofP(%)CO2(mmol)Cl-(mmol)Phenol1.00.33673.4-Chlorophenol0.10.038620.240.054Trichloroethylene1.00.28720.981.861,2-Dichloroethane1.00.24761.020.98CPC0.10.050500.90-DBS0.040.0148630.33-TritonX1000.10.039611.37-表TiO2-rhodamineB為敏化劑降解有機(jī)物效果（Debabrata2002）苯酚氯酚三氯乙烯1，2-二氯乙烷氯化十六烷基銨基吡啶十二烷基苯磺酸鈉聚乙二醇辛基苯基醚

PH=5可見光作為光源，礦化率較低圖SRB光敏化降解與直接光解區(qū)別（Zhao,2000）SRB光敏化降解與直接光解的區(qū)別問題與展望問題光吸收范圍窄敏化劑自身降解分散：難分離、再利用固定：反應(yīng)界面降低，競爭吸附、效率低。