流動相醇醛類物質(zhì)的光催化反應(yīng)研究.pdf

1、納米二氧化鈦是近幾十年來研究的持續(xù)熱點(diǎn)，但國內(nèi)對于光催化技術(shù)的研究仍以液相體系為主，氣相方面的研究較少；有關(guān)該技術(shù)的應(yīng)用性研究并不多；對光催化機(jī)制研究仍著重于OH自由基理論的探討。本實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了一個間隙僅為3mm的反應(yīng)池來盡可能地消除擴(kuò)散受控，并從宏觀上研究了253．7nm紫外光下納米二氧化鈦光催化氧化氣相醇醛類物質(zhì)的研究，結(jié)合宏觀研究結(jié)果對光催化氧化過程進(jìn)行動力學(xué)分析及反應(yīng)機(jī)制的探討，又從微觀的角度，結(jié)合瞬態(tài)閃光光解技術(shù)來研究光催化的

2、反應(yīng)機(jī)制，以幫助我們深入理解光催化機(jī)制，并為實(shí)際應(yīng)用提供一些理論依據(jù)。本文主要實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下： (1)從宏觀和微觀兩種角度結(jié)合證明了光催化氧化醇醛類物質(zhì)的機(jī)制是空穴直接氧化機(jī)制，而不是OH自由基機(jī)制。在紫外光照射下產(chǎn)生空穴．電子對后，由空穴直接氧化醇／醛，形成正離子，再經(jīng)氧氣作用進(jìn)一步被氧化成各種產(chǎn)物，而不是由OH自由基作用于醇／醛。在沒有氧氣條件下，正離子與電子快速復(fù)合，宏觀上基本沒有被氧化轉(zhuǎn)化。 (2)光催化反應(yīng)有

3、產(chǎn)生二次污染的可能，不僅可能將有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦泻Φ奈镔|(zhì)，也可以將原本無毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸疚镔|(zhì)。如乙醇的反應(yīng)產(chǎn)物包括乙醛，乙酸乙酯，乙酸甲酯，縮醛等一系列有害物質(zhì)。甲醇光催化氧化的產(chǎn)物包括甲醛、甲酸、甲酸甲酯等有害物質(zhì)。乙醛的氧化產(chǎn)物包括1,1-~乙酸乙二酯等。因此，為了減少二次污染，需保證有機(jī)物和光催化劑有充分的接觸時間，并根據(jù)需要對產(chǎn)物進(jìn)行深化處理，否則，可能造成越治理越污染的局面。 (3)甲醇的光催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)是多通道反

4、應(yīng)，除了被直接氧化生成甲醛外，還有其他反應(yīng)通道，如，它可以與甲酸反應(yīng)生成甲酸甲酯，也有可能被直接氧化生成甲酸或者二氧化碳。由于光催化反應(yīng)的復(fù)雜性，宏觀表現(xiàn)為準(zhǔn)一級反應(yīng)。 (4)乙醇的光催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)是多通道反應(yīng)，除了被直接氧化生成乙醛外，還有反應(yīng)生成乙酸乙酯，乙酸甲酯，乙醛縮二乙醇，甲醛縮二乙醇等通道，宏觀表現(xiàn)為準(zhǔn)一級反應(yīng)。 (5)甲醇在空氣和純氧中光催化氧化的準(zhǔn)一級反應(yīng)速率常數(shù)分別為9．78×10-3s-1和1．79