基本信息
- 项目名称：
- 自制TiO2/ZnFe2O4光催化剂及降解酸性红研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 社会
- 简介：
- 纳米二氧化钛光催化剂技术利用自然光、常温常压即可催化分解病菌和污染物，具有高活性，无二次污染，安全无毒，化学稳定性和热稳定性好等特点，铁酸锌具有磁性，便于分离，其在处理污染物后的分离回收工作大幅简洁化。用于制备纳米磁性四氧化三铁的方法以化学共沉淀法最简洁，本作品采用化学共沉淀法制备纳米磁性四氧化三铁，最后采用乳液聚合法制得的TiO2/ZnFe2O4纳米粉和晶材料，在处理完酸性红后，可循选利用。
- 详细介绍：
- 采用乳液聚合法制备TiO2/ZnFe2O4复合纳米晶材料，掺杂的ZnFe2O4纳米晶高度分散且均与分布在TiO2表面。实验通过杜比不同比例浓度的TiO2/ZnFe2O4制备，然后用722型分光计测定其吸光度，再利用公式计算其脱色率。当TiO2/ZnFe2O4中ZnFe2O4与的TiO2比例为1: 4时，干凝胶在煅烧温度为500ºC段稍后，制备出的TiO2/ZnFe2O4在可见光范围内具有最佳的酸性红降解效果。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 较传统处理印染废水方法，光催化氧化技术能有效地破坏生物难降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点。但是由于其对高浓度废水处理效果不太理想，因此，本作品涉及到光催化剂（TiO2／ZnFe2O4复合纳米晶材料）的制备和降解酸性红性质，这种光催化剂具有对可见光的利用性和无需二次处理等优点，所以更具有实用价值。
科学性、先进性及独特之处
- 采用乳液聚合法制备TiO2／ZnFe2O4复合纳米晶材料，掺杂的ZnFe2O4纳米晶高度分散且均匀分布在TiO2表面，使本来就具有较高分散度的TiO2纳米晶材料，提高了对可见光的有效利用，而且由于Fe离子的存在使其具备一定磁性，便于分离，因此可做循环利用。
应用价值和现实意义
- 相比传统的印染废水中酸性红处理方法，TiO2／ZnFe2O4复合纳米晶材料能将酸性红彻底分解为简单无机物，处理方法高效环保。结合乳液聚合法与纳米材料技术制备药品，成本低，效果显著，如果规模化应用，可为生产者创造可观价值。
作品摘要
- 目前光催化氧化降解污水中有机污染物的方法以其独到的优点受到人们的关注。光化学氧化法由于其反应条件温和（常温、常压）、氧化能力强和速度快等优点。当前研究和应用较多的是光催化氧化法。光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底等优点，几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物。其中，TiO2化学性质稳定、难溶无毒、成本低，是理想的光催化剂，复合后更是具备了易分离，高吸光度等特点。具有较高的应用价值。采用乳液聚合法制备TiO2／ZnFe2O4复合纳米晶材料，掺杂的ZnFe2O4纳米晶高度分散且均匀分布在TiO2表面，当TiO2/ZnFe2O4中ZnFe2O4与TiO2的比例为1：4时，干凝胶在煅烧温度为500℃煅烧后，制备出的TiO2/ZnFe2O4在可见光范围内具有最佳的酸性红降解效果。TiO2／ZnFe2O4催化剂在紫外光下催化降解酸性红的实验表明，ZnFe2O4与TiO2结合，可以有效地增强光催化剂对可见光的利用。
获奖情况及评定结果
- 在2010年通过天津城市建设学院第三届挑战杯初赛
参考文献
- [1] 陈旭，王绪绪．光催化技术[J]．福建环境，2．003，20(1)：60—61 [2] 王晓慧，王子忱，李熙，等．胶溶法合成TiO2超微粒子[J]．材料科学进展，1992，6(6)：533 [3] 雷闰盈，俞行．均匀沉淀法制备纳米二氧化钛工艺条件研究[J]．无机盐工业，2001，33(2)：3 [4] 胡娟，邓建刚，何水样，等．纳米级二氧化钛制备方法的比较研究[J]．材料科学与工程，2001，19(4)：71 [5] 刘继进，陈宗璋，何丽萍，等．纳米氧化钛的制备、表征及应用研究[J]．功能材料，2002，33(6)：658 [6] 汪玲，王丽红，邵琼，等．纳米TiO2的光催化机理及其应用[J]．湿法冶金，2004，23(2)：57—60
调查方式
- 抽样调查
同类课题研究水平概述
- 目前国内外合成纳米TiO2的方法主要有溶胶—凝胶法（S—G方法）、气象法（CVD）的胶溶法。溶胶法制备纳米原料工艺简单，但是原料来源少，成本高。而CVD法则在技术和材质方面要求高，工艺复杂，投资大。而且国内尚无此类似产品，主要靠引进国外P25型纳米TiO2。但是P25在处理污水后，不易分离。本产品在处理污水后易分离，可以循环利用，很好的解决了这一难题，如果在我国投入生产，可以创造相当可观的价值。
