N-S/TiO2薄膜太陽光下光電催化降解甲基橙的研究

李長欣，佟心宇，徐娟娟，張延宗

（四川農業大學環境學院，四川成都611130）

紡織行業生產中上漿、漂白、染色、印染等工藝每年排放的染料廢水約28萬t，其中含有大量對魚類和人類有毒的化學物質，存在極大的環境風險〔1〕。甲基橙（MO）是紡織行業中應用得最廣泛的染料之一，含有MO的廢水在環境中具有高度的化學、生物和光催化穩定性，難以高效降解〔2〕。

近年來，研究者利用各種改性摻雜后的TiO2半導體材料作為陽極，在低電壓下引入合適波長（紫外或太陽光）的光源，使用光電催化（PEC）降解染料廢水已經達到了良好的去除效果〔3-6〕。但大多數的研究表明，為了達到80%以上的脫色效果，PEC降解通常需要 2～3 h〔7〕，而且制備過程也相對繁瑣，電解液成分復雜、有毒，反應后存在二次污染。因此，尋找一種低成本且滿足效率要求的TiO2薄膜，使其能夠快速降解染料廢水是極為必要的。

不同氧化電壓對TiO2薄膜電極微觀形貌的影響較為顯著，而不同的形貌結構則表現出不同的光催化活性〔8〕。所以，本研究以低濃度過硫酸銨為電解質，在不同電壓下，通過陽極氧化法制備出了TiO2薄膜，通過SEM、XRD、XPS和UV-vis NIR進行表征和光電催化性能測定，對其形貌、晶體結構、元素組成和光譜特性進行分析。探討并選出最佳性能的薄膜，在模擬太陽光下對MO進行快速降解，為更廣泛地實際應用提供了理論依據。

1 實驗部分

1.1 實驗材料和試劑

材料：將從西北有色金屬研究院購買的工業高純Ti片（純度為99.6%）裁剪成尺寸為0.15 mm×50 mm×50 mm（厚×長×寬），備用。

試劑：質量分數為68%的HNO3、過硫酸銨、氯化鈉，成都科龍化工試劑廠；……