文摘

一个新的固定化TiO₂TiO技术制备涂层₂解决方案上双面胶带(DSAT)薄层粘结剂没有添加任何有机添加剂。玻璃板作为材料固定化TiO的支持₂/ DSAT。两个不同的染料应用的指控,即阴离子活性红4 (RR4)和阳离子染料亚甲蓝(MB)。光催化降解RR4和MB固定化TiO下观察染料₂/ DSAT降解率略低,高,分别与TiO相比₂暂停模式。观察到DSAT是能够提供一个非常强大的完整的玻璃和TiO之间₂层从而使固定化TiO的可重用性₂/ DSAT 30周期。事实上,一个更好的光降解行为观察的数量周期将在TiO增加气孔的形成₂表面SEM分析观察到。

1。介绍

高级氧化过程(aop)是一个有前途的方法来消除危险的污染物转化为无害的治疗产品。光催化是一种广泛应用在先进的氧化过程。二氧化钛(TiO₂)是最常用的半导体在光催化过程中由于其高的活动,被惰性生物和化学环境、无毒性和低成本。光催化研究中的传统方法是TiO的暂停₂在溶液中,它提供了高表面体积比(1]。然而,TiO的暂停₂粉导致泥浆废水处理形式和要求过滤过程。由于它的小颗粒,悬浮在水中,堵塞过滤膜,和穿透多孔过滤材料(2]。意识到这个问题,TiO₂固定化技术实现上的支持材料,如玻璃、硅胶和金属。许多添加剂也在TiO补充道₂作为粘结剂改善耐久性、耐热性、和强大的吸光度亲和力对污染物(3- - - - - -6]。

最近,研究人员使用有机添加剂促进固定化TiO的适当的附着力₂衬底。聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)、聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的聚合物的例子一直受雇于先前的研究人员在他们的研究(7- - - - - -10]。固定的使用不同的涂层技术已经应用到一些工人产生光滑的涂层等薄层旋转,刮片,浸渍,刷牙,喷涂11- - - - - -15]。重要的是要确定一个理想TiO的混合比₂和它的粘结剂。聚合物中添加TiO₂复合充当粘合剂在固定化TiO诱发强烈的完好无损₂矩阵从而使它可重用/次。然而,大量聚合物使TiO₂嵌在聚合物基质导致减少TiO之间₂以及污染物的表面接触,最终降低光催化过程。数量的聚合物混合比越低,光催化过程的性能就越好,但这让TiO₂容易溶解。我们所知,没有工作使用双面胶带(DSAT)取代TiO下聚合物粘合剂₂固定系统。由于商业DSAT是防水,耐用,和强大的完整与任何材料和由无毒害物质(16),极有可能被用作TiO的薄层粘结剂₂固定系统。

在这工作,TiO₂光催化剂固定在玻璃板上支持材料使用DSAT作为新绑定技术。固定光催化剂的光催化活性研究通过监测RR4退化和MB染料以及他们的耐用性和可重用性。

2。方法

2.1。制备固定化TiO₂

通常,TiO₂解决方案是由混合TiO的13 g₂(P25、Deggusa 80: 30的锐钛矿:金红石)与100毫升蒸馏水在250毫升玻璃瓶。解决方案正在接受30分钟的震动过程使用PSU-20i轨道振动模型,Grant-bio,单一化。TiO₂解决方案被使用刷涂(固定)技术和DSAT堆放到玻璃板的维度13×4.8厘米(与TiO)无涂层₂。玻璃与固定化TiO细胞₂当时在烤箱干100°C 20分钟。一个干固定化TiO₂样本清洗用蒸馏水55 W荧光灯照射下模型Qusun E27, 6400 K的充气条件1小时之前光催化降解。

2.2。光催化降解

25毫升的120毫克L⁻¹倒入玻璃杯里的阴离子RR4染料电池的尺寸150毫米×10毫米×80毫米()。固定化TiO₂然后进入玻璃单元包含RR4染色和辐照55-watt荧光灯在特定的时间间隔,直到它变成无色。水族馆NS 7200泵模型用作曝气供氧源。光催化降解的MB被替换重复RR4 12毫克L⁻¹MB,遵循同样的步骤。光降解过程后剩余的颜色比例确定基于吸光度值来衡量使用哈希博士1900分光光度计在517和661 nm RR4和MB,分别。两个控制测试RR4和MB染料进行光催化降解后设置没有任何TiO的存在₂。DSAT是包含在第一次测试,而另一个测试执行TiO都没有₂即,DSAT光解。

2.3。可重用性和强度

后研究的可重用性进行了光催化降解过程通过重复相同的过程通过使用RR4 30倍,MB染料。样本交替清洁与超纯水在55 W荧光灯下充气条件1小时重复之前光催化降解的过程。剩余强度研究是由测量固定化TiO的重量₂/ DSAT样本与超声波浴水芹超声波声波降解法处理后,模型4 ht - 1014 6。

2.4。扫描电子显微镜(SEM)

研究固定化TiO的表面形态和截面₂/ DSAT使用SEM分析模型是由剑桥S360徕卡。

3所示。结果和讨论

阴离子的光催化降解速率RR4固定化TiO之下₂/ DSAT显示了显著的改善,越来越多的装载催化剂,可以看到图1(一)。最优催化剂固定化TiO的加载₂观察/ DSAT RR4 0.2 g和降解率的ca。0.040分钟⁻¹。最优催化剂加载下悬挂模式也观察到0.2 g, RR4移除ca。0.048分钟⁻¹它只是略高于固定化TiO₂/ DSAT。情节的百分比RR4剩下MB在不同催化剂加载提供了补充数据和分别在网上补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2015/232741。稍微RR4固定化TiO下光催化活性的降低₂/ DSAT系统相比,悬挂模式被认为是一个好的光敏反应在固定化系统自固定化TiO的光降解₂总是远低于暂停模式。根据其他研究者报道,固定系统的光降解速率慢超过两倍比悬挂模式(17,18]。然而,将获得不同的结果,如果另一个预处理过程应用光催化作用之前,也就是说,光刻(清洗过程),成功地研究和报道Nawi et al。19]。光刻负责去除有机添加剂。他们报告说,固定系统的光降解比暂停模式。然而,系统被发现有效的商业化以来,这种光刻是一个耗时的过程花了8个小时才能完成。图1 (b)显示加载对催化剂的影响光降解的阳离子在悬挂TiO MB₂和固定化TiO₂/ DSAT。固定化TiO的最佳加载₂在0.3 g / DSAT记录光降解速率MBca。0.069分钟⁻¹和TiO率高于最适光降解率₂暂停了22%(0.054分钟⁻¹)。

高的固定化TiO下光催化降解₂/ DSAT悬挂TiO的样本相比₂是由于两个主要因素。自从TiO₂样品是带负电荷的,正电荷的阳离子MB的样本有较高的吸附容量和MB染料。更高的光催化剂表面接触与MB增加了吸附吸附容量因此成为主导。一般来说,良好的光降解染料的吸附和在平衡条件(光催化过程20.]。在这项研究中,光催化去除MB在悬挂模式具有较高的表面积吸附在整个过程从而使TiO占主导地位₂粒子不能够执行光催化过程由于散射效应TiO的表面吸附MB染料₂粒子。固定化TiO₂/ DSAT样本,表面积与悬架;此外,由于静态条件示例更加稳定,从而使之间的平衡吸附和增强光催化过程的光降解MB。第二,固定化TiO₂/ DSAT样品之前已经经历了清洗过程的光降解染料。清洗过程是证明激活光催化剂。Nawi和Zain21MB)报道,光催化降解将成为更高的固定化TiO洗后₂/ PVC样品与样品没有洗。此外,一个存在于这个TiO的有机粘结剂₂固定系统DSAT清洗过程使这变得更加必要氧化有机化合物。在这项研究中,样品在悬挂模式是没有清洗,从而使光催化在悬挂模式成为降低与固定化TiO相比₂/ DSAT洗涤条件下。比较研究中,我们应用固定化TiO₂没有洗涤过程/ DSAT降解MB。的光催化降解率在固定化TiO MB₂/ DSAT没有洗就大幅减少到0.463分钟⁻¹甚至是低于TiO之下₂在悬挂模式(0.054分钟⁻¹)。控制测试进行了没有TiO的存在₂两种染料证明TiO的重要性₂光催化剂在这项研究中。正如所料,没有光催化反应发生在实验。从图2光解后,RR4剩下MB的百分比都超过90%。这是由于TiO的缺失₂自光催化的反应活动时,才发生光荧光灯TiO罢工₂表面从而降解有机污染物。然而,45%的MB被控制测试DSAT的存在。这是由于MB的吸附主要属性导致MB本身被吸附到DSAT表面。这种现象解释了导致更高的光降解阳离子MB染料阴离子RR4染料相比下固定系统。

固定化TiO₂/ DSAT示例展示了一个很好的光敏可重用性。图3显示了光催化降解率RR4和MB周期。这是观察到固定化TiO的光催化降解率₂/ DSAT正在增加RR4以及MB染料经过20倍的周期。除了20到30个周期,降解率保持不变RR4和MB染料。这可能是由于这一事实,20周期后,TiO的多孔结构的形成₂表面已经超过了极限,证明通过SEM图像图4(b)图4显示了固定化TiO的表面形态和截面图像₂/ DSAT 1日和30日周期循环。可以看出,光降解的改善是由于多孔TiO的形成₂固定化TiO的粒子表面₂(图/ DSAT后30日周期4(b))与1日固定化TiO的循环₂/ DSAT(图4(a))。毛孔在TiO的形成₂30日周期是由于氧化后表面有机粘结剂(DSAT)清洗过程。从固定化TiO的截面图像₂/ DSAT数据4(c)和4(d),这显然表明TiO₂样品是嵌入在DSAT层从而使固定化TiO₂/ DSAT变得非常强大的完整和这些截面图像(数字4(d)和4(e))解释样本可重用性图的影响3。涂层TiO后的加热过程₂上DSAT层在样品制备的主要原因成为semimelted最终允许TiO DSAT条件₂层向DSAT嵌入。这个解释是由固定化TiO的比较₂/ DSAT没有加热过程。数据4(e)和4(f)显示固定化TiO的截面图像₂没有加热过程和TiO / DSAT₂层只是附加的DSAT表面没有强大的完好无损。然而,TiO₂层固定化TiO₂/ DSAT只剩50 - 60 wt。% 30分钟后声波降解法过程的强度测试,可以看到图5。这是预期因为没有粘结剂应用于整个固定系统。但固定化TiO₂通过使用DSAT作为薄层粘结剂显著提高阳离子和阴离子染料的光催化降解率和TiO几乎是一样的₂比TiO暂停或更高₂悬挂在某些条件(图1 (b))。

4所示。结论

一种固定化TiO₂样本使用DSAT成功进行了薄层粘结剂。最优催化剂加载下的光降解RR4和观察MB 0.2和0.3 g,分别。的光降解率RR4去除悬浮TiO观察到略低₂在更高的光降解速率MB观察。较高的去除率在固定化TiO MB₂/ DSAT样本之间的平衡条件是由于吸附、光催化过程和清洗过程生成的影响固定化TiO的表面₂/ DSAT成活跃的光催化剂。固定化TiO的可重用性₂/ DSAT也越来越提高30周期,这不能通过TiO₂暂停模式。一个好的固定化TiO的可重用性₂/ DSAT透露,TiO₂在加热过程是嵌入semimelted DSAT样品制备。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢马来西亚教育部(MOE)提供慷慨的财政支持下破布拨款600 - rmi /抹布5/3(35/2014)进行本研究,各种大学马拉提供所有需要的设施。

补充材料