粉煤灰負載改性TiO2光催化氧化NO的實驗研究

【摘要】：氮氧化物是大氣污染物的一種，用改性的二氧化鈦在可見光下光催化氧化NO是去除它的一種新型方法。本次實驗是摻雜了鐵的二氧化鈦負載在定型的粉煤灰上，放在特定的反應器中來脫除NO。通過改變摻雜鐵的濃度、煅燒溫度，得出結論。當Fe/Ti為0.30時，粉煤灰吸附效率、二氧化鈦的光催化效率以及總效率都是最高的。光催化效率可達到80%以上。

【關鍵詞】：二氧化鈦;光催化氧化;摻鐵;可見光

Experimental study of photocatalytic oxidation NO with modified TiO2 loading fly ash

ABSTRACT：Nitrogen oxides are air pollutants， with the modified titania under visible light catalytic oxide oxide is a new method for removing it.he experiment is doped with nitrogen and iron titanium oxide supported on stereotypes of fly ash， in particular the reactor to remove nitrogen oxides.By changing the doping concentration of iron， calcination temperature and calcination time， then we can conclud the result.When the N / Ti was 0.30， fly ash adsorption efficiency， photocatalytic efficiency of titanium dioxide and overall efficiency are the highest.Photocatalytic efficiency can reach 80%.

Keywords： titanium dioxide; photocatalytic oxidation; iron-doped; visible

第1章 緒論

我國是產煤大國，煤、石油等化石燃料的燃燒會產生氮氧化物，除了人為產生的氮氧化物，自然界中也會通過閃電、固氮菌的作用產生氮氧化物。氮氧化物是大氣污染物的一種，它會造成光化學煙霧、酸雨現象和臭氧層破壞等環境污染問題[1]。

光催化氧化技術具有反應條件溫和、能耗低、二次污染少等優點等。但由于其禁帶寬度大，只能在紫外線的范圍內，發生光催化氧化反應，這不利于利用自然界中存在的可見光。經研究發現，摻雜非金屬元素、過渡金屬元素、半導體等會起作用，使其能夠利用可見光，并一定程度提高空穴和電子的復合效率[2]。

第2章實驗部分

2.1實驗裝置

圖2-1 實驗裝置圖

1混氣袋 " "2.氣泵 " "3.流量計 " "4.氣泵 " "5.混氣瓶

6.反應器 " "7.燈管 " 8.一氧化氮檢測儀 " " "9.電腦

2.2實驗過程

（1）將混氣袋中通入NO和氮氣來模擬氮氣大氣，至混氣瓶中的氣體混合均勻，將混合氣體經由A通入一氧化氮檢測儀，直至數據穩定。

（2）數據穩定后，將電腦與一氧化氮檢測儀相連，將混氣瓶中的氣體經由B通入反應器。

（3）通過簡單計算確定氮氧化物的去除率。

第3章 結論與分析

3.1 Fe的摻雜濃度對去除效率的影響

圖3-1 摻鐵濃度與效率對比圖

由上圖可知，當Fe/Ti為0.3時，光催化效率達到最高，為78.8%。在一定范圍內，光催化效率會隨著Fe/Ti增加而增加，這主要是因為Fe3+會降低空穴和電子的復合，而捕獲電子或空穴。超過一定范圍，會隨著Fe/Ti的增加而光催化效率下降，主要原因是Fe3+捕獲的電子和空穴會復合，而降低了摻雜鐵的作用。我們通過圖還可以得知，當Fe/Ti為0.2時，吸附效率最高，Fe/Ti為0.3時，總效率最高，達到90%以上。

3.2 Fe/TiO2的煅燒溫度對去除效率的影響

圖3-2 摻鐵煅燒時間與效率對比圖

由上圖可知：摻鐵時，以煅燒溫度為變量時，當煅燒溫度為500℃時，可知光催化效率最高，為77.2%。而隨著煅燒溫度的升高，光催化去除效率又會降低，這是因為隨著煅燒溫度升高，二氧化鈦的晶格結構會發生變化，金紅石占的比例會增加，摻入的鐵量會降低，減少了光催化活性。

由以上可知，當Fe/Ti比為0.3時，光催化效率最高，可達到78.8%。此時，總效率也會達到最大，為90.5%。當煅燒溫度為變量時，可知煅燒溫度為500℃時，光催化效率最高，為77.2%。而煅燒溫度或高或低，光催化效率都會下降。光催化活性可以達到兩個多小時，并保持不失活。

參考文獻：

[1]張睿.可見光下TiO2光催化氧化氮氧化物研究[D].天津大學，2008，5.

[2]陳旭.氮摻雜二氧化鈦的制備及其光催化性能的研究[D].福州大學，2005，7-8.