隨著農(nóng)藥的廣泛使用,殘留農(nóng)藥及其代謝物對農(nóng)田土壤的污染逐漸引起人們的重視.這類農(nóng)藥及其代謝物可能通過農(nóng)作物吸收,經(jīng)由食物鏈進入生態(tài)環(huán)境乃至人體富集,從而造成嚴重的后果.由于農(nóng)藥大部分為有機物, 因此,高效降解有機污染物對土壤農(nóng)藥殘留的污染治理具有積極意義.
光催化是一種新型的環(huán)境污染治理技術(shù), 其中TiO2材料具有高效、無毒、無二次污染、成本低廉的特點, 且對結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的有機物具備良好的光催化降解能力,是應(yīng)用最為廣泛的光催化劑 .由于TiO2的能量帶隙較寬(3.2eV) , 僅能吸收波長小于387nm的紫外光,而紫外光僅占太陽光光譜的5% .因此,TiO2對太陽光的利用效率較低.
此外, TiO2光量子產(chǎn)率不高, 受光激發(fā)產(chǎn)生的光生電子易與空穴復(fù)合,限制了TiO2材料的光催化效率.針對上述問題, 研究人員開展了大量研究( 包括在TiO2 表面進行貴金屬沉積、復(fù)合半導(dǎo)體、摻雜離子、光敏化、表面還原處理、探索新型催化劑等),用以提高 TiO2 的光催化活性 。
以水熱法制備8種 MWCNTsGTiO2納米復(fù)合材料, 通過 XRD 、SEM 、Raman 、BET 、FTIR 等方法對復(fù)合材料進行表征.以羅丹明 B 為降解目標物, 考察 MWCNTsGTiO2 納米復(fù)合材料在不同光源輻照下的光催化活性以及 MWCNTs的管徑和管長對復(fù)合材料光催化活性的影響.結(jié)果表明: MWCNTs與 TiO2結(jié)合緊密,TiO2微粒均勻分散在 MWCNTs上, 引入 MWCN Ts 能提高TiO2的比表面積, 且不會改變TiO2的銳鈦礦晶相.光催化過程中, MWCNTs 的引入抑制復(fù)合材料中光生載流子復(fù)合, 進而提高復(fù)合材料的光催化效率.紫外光輻照下, MWCNTs 的引入對 TiO2光催化活性有顯著提高; 而在可見光輻照下, 管長較短的MWCNTs 與TiO2復(fù)合后表現(xiàn)出更好的光催化活性, 且 MWC NTs(SM4)G TiO2表現(xiàn)出最佳的可見光催化活性, 主要由復(fù)合材料在紫外光與可見光輻照下不同的光催化反應(yīng)機制所致.碳納米管(C NT s ) 材料自發(fā)現(xiàn)以來, 因其特殊的物理和化學(xué)特性( 如較好的化學(xué)穩(wěn)定性、大的比表面積、極佳的機械性能和光學(xué)性能) 受到了研究者的青睞.
近年來, 通過引入CNTs 來拓展TiO2的光響應(yīng)范圍, 進而提高復(fù)合材料光催化活性的研究已經(jīng)在理論和實驗上取得了進展.Dai等通過水熱法制備了多壁碳納米管(MWCNTs )/TiO2 納米復(fù)合材料,并研究了其在可見光輻照下的產(chǎn)氫性能.研究表明,CNTs GTiO2 復(fù)合材料在紫外光和可見光輻照下降解有機物苯 。上述研究說明CNTs與TiO2的復(fù)合能夠提高 TiO2的光催化性能,但關(guān)于 CNTs的管徑、管長等是否會影響光催化性能的研究則鮮見報道 .筆者通過水熱法制備不同管徑和管長的 MWCNTsGTiO2 納米復(fù)合材料,通過XRD、Raman、SEM、BET 等方法,以有機物羅丹明B作為光催化降解有機農(nóng)藥分子性能的評價物, 結(jié)合在不同光源下復(fù)合材料光催化降解羅丹明B的性能差異,考察管徑和管長對復(fù)合材料光催化降解有機污染物性能的影響, 探討在不同光源輻照下MWCGN TsG TiO2納米復(fù)合材料的光催化降解反應(yīng)機制。
