流動相醇醛類物質的光催化反應研究.pdf

1、納米二氧化鈦是近幾十年來研究的持續(xù)熱點，但國內對于光催化技術的研究仍以液相體系為主，氣相方面的研究較少；有關該技術的應用性研究并不多；對光催化機制研究仍著重于OH自由基理論的探討。本實驗中設計了一個間隙僅為3mm的反應池來盡可能地消除擴散受控，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的研究，結合宏觀研究結果對光催化氧化過程進行動力學分析及反應機制的探討，又從微觀的角度，結合瞬態(tài)閃光光解技術來研究光催化的

2、反應機制，以幫助我們深入理解光催化機制，并為實際應用提供一些理論依據。本文主要實驗結論如下： (1)從宏觀和微觀兩種角度結合證明了光催化氧化醇醛類物質的機制是空穴直接氧化機制，而不是OH自由基機制。在紫外光照射下產生空穴．電子對后，由空穴直接氧化醇／醛，形成正離子，再經氧氣作用進一步被氧化成各種產物，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合，宏觀上基本沒有被氧化轉化。 (2)光催化反應有

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

4、應，除了被直接氧化生成甲醛外，還有其他反應通道，如，它可以與甲酸反應生成甲酸甲酯，也有可能被直接氧化生成甲酸或者二氧化碳。由于光催化反應的復雜性，宏觀表現為準一級反應。 (4)乙醇的光催化轉化反應是多通道反應，除了被直接氧化生成乙醛外，還有反應生成乙酸乙酯，乙酸甲酯，乙醛縮二乙醇，甲醛縮二乙醇等通道，宏觀表現為準一級反應。 (5)甲醇在空氣和純氧中光催化氧化的準一級反應速率常數分別為9．78×10-3s-1和1．79