活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用
TiO2光催化技术的材料活性应用分析
TiO2光催化技术的材料活性应用分析摘要：为了进一步探究TiO2的光催化特性，文中首先对TiO2光催化活性及其光催化的影响因素，接着重点探讨了基于溶胶法制备的纳米TiO2的应用，包括卫生保健、防结雾和自清洁涂层、防晒油、化妆品以及塑料等的应用。
关键词：光催化溶胶法活性自清洁光催化反应是光和物质之间相互作用的多种方式之一，是光反应和催化反应的融合，是光和催化剂同时作用下所进行的化学反应。
纳米TiO2是一种新型的无机金属氧化物材料，它是一种N型半导体材料，由于具有较大的比表面积和合适的禁带宽度，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力，纳米TiO2具有优异的光催化活性，并且价格便宜，无毒无害等优点因此被广泛的应用。
一、TiO2光催化活性1.TiO2光催化材料特性TiO2光催化材料的特性：原料来源丰富，廉价。
但光致电子和空穴的分离转移速度慢，复合率高，导致光催化量子效率低；光催化活性高（吸收紫外光性能强；禁带和导带之间能隙大；光生电子的还原性和空穴的氧化性强）。
只能用紫外光活化，太阳光利用率低；化学性质稳定（耐酸碱和化学腐蚀），无毒。
但粉末状TiO2在使用的过程中存在分离回收困难等问题。
2.TiO2光催化活性的光催化的影响因素光催化活性的光催化的影响因素主要如下：TiO2晶体结构的影响——在TiO2的三种晶型锐钛矿、金红石和板钛矿中，锐钛矿表现出较高的活性，这是由于锐钛矿较高的禁带宽度使其电子空穴对具有更正或更负的电位，因而具有较高的氧化能力，锐钛矿表面吸附H2O，O2及OH-的能力较强，导致光催化活性较高，在结晶过程中锐钛矿晶粒通常具有较小的尺寸及较大的比表面积，对光催反应有利。
TiO2表面结构的影响——光催化过程主要在催化剂表面发生，对于单纯的TiO2光催化剂，影响其光催化剂，影响其光催化活性的表面性质如下：表面积，尤其是充分接受光照的表面积；表面对光子的吸收能力；表面对光生电子和空穴捕获并使其有效分离的能力；电荷在表面向底物转移的能力。
TiO2活性炭颗粒吸附光催化降解腐殖酸的协同作用
TiO2/活性炭颗粒吸附光催化降解腐殖酸的协同作用摘要：用溶胶凝胶法制备TiO2/颗粒活性炭（GAC）复合光催化材料。
通过SEM，XRD和氮吸附仪对其进行表征。
通过在玻璃反应器中降解腐殖酸（HA）研究其光催化性能。
探究了影响光催化的因素并得出结论：活性炭是固载纳米TiO2的理想载体。
降解反应3h后，初始浓度为15mg/L的HA去除率为99.5%。
TiO2/GAC复合材料通过表面吸附和光催化之间的相互促进作用来降解HA。
对Langmuir - Hinshelwood（L-H）动力学的拟合结果表明，反应速率常数和吸附常数分别为0.1124mg/(L﹒min)和0.3402L/mg。
后者是Langmuir方程计算得出值的1.7倍。
关键词：光催化剂；二氧化钛；颗粒活性炭；腐殖酸；吸附；协同作用引言腐殖酸是一种烷烃衍生物及芳香族化合物的缩合体，含有羧基、酚基、羟基、醌基等官能团。
由于羧基和酚羟基的存在使得腐殖酸在水溶液中呈负电性。
腐殖酸在水中的溶解度取决于羧基和羟基基团的数目。
随着溶液条件如浓度、溶液pH 值和离子强度的变化，腐殖酸的构象和聚集状态会自发的发生变化。
腐殖酸是天然有机物中的代表化合物，是生产饮用水消毒副产物的主要前体物，在水处理中能和氯气反应，产生致癌物质如三氯甲烷。
因此，在饮用水加氯消毒之前，需要去除腐殖酸。
多相光催化对于降解天然有机物有巨大潜力。
纳米二氧化钛是最有效的半导体之一，目前可用来光催化降解环境污染物。
通过照射紫外光，预吸附的氧与水分子电子空穴对（e-CB/ h+VB）发生反应，可以迁移到表面形成氧化物（如HO2﹒，02﹒-和OH﹒）。
这些处于激发态的物质可以氧化有机分子。
纳米二氧化钛光催化反应装置包括流化床、固定片、循环塔、膜反应器，但因为TiO2粒径较小难以沉淀分离。
一种解决方法就是把纳米TiO2固定到一个合适的固体载体上，便于二氧化钛光催化过程的实际应用。
纳米二氧化钛颗粒可以通过不同的技术被固定在陶瓷，玻璃，塑料，聚氯乙烯涂层织物上。
青少年科技创新大赛——掺稀土纳米TiO2对蔬菜中残留高灭磷的光催化降解
农药残留己成为威胁食品安全的一大隐患，如何有效解决农药残留问题也是我经常关注和思考的问题。
从高中化学知识“催化”理论得到启发，针对高灭磷农药残留难题，本项目研究了纳米材料悬浮体系作为光催化剂在田间条件下对乙酰甲胺磷的催化降解效果及产物特性。
结果显示，经性能优化的纳米TiO2/Ce体系在自然光照射的田间环境下能够显著促进乙酰甲胺磷的降解速率；降解效果受到光催化剂与乙酰甲胺磷使用剂量的共同影响。
在乙酰甲胺磷田间推荐剂量675 g a.i.ha-1条件下，TiO2/Ce催化体系相应的最优使用剂量为2400 g a.i.ha-1，催化20 h后乙酰甲胺磷的光降解率达到93.5%。
进一步运用UPLC-MS分析手段对降解产物检测、鉴定，并推测了可能的降解途径。
本研究显示纳米TiO2/Ce催化体系具有解决自然界乙酰甲胺磷等有机磷农药残留污染问题的巨大潜能。
TiO_2光催化降解农药研究新进展
0引言农药为中国农业生产的稳产、高产、满足人们对农副产品的需求做出了巨大的贡献。
但农产品农药残留超标已成为近年来威胁百姓餐桌的一大突出问题，严重影响着人民饮食安全和身体健康，已成为各国政府和人民关注的热点问题。
目前，降解农药残留的方法除推广使用低毒、高效的农药外，多采用物理方法、化学方法和生物方法，但物理方法主要针对农副产品表面的农药残留；化学方法对内部农药残留有一定的降解作用，但处理费用较高，且二次产物的毒性需要进一步研究；生物方法一般都以细菌或真菌为降解媒介，而且国内普遍采用稀释生化法处理，这种方法存在着稀释倍数高、负荷大、运行不稳定和二次污染等问题。
TiO 2在太阳光或紫外光激发作用下将产生光生电子和空穴，能直接或间接地将污染物完全降解为H 2O 、CO 2、PO 43-等无毒的物质，无二次污染，且本身具有无毒、安全、稳定性好、催化活性高、见效快、能耗低、可重复使用等优点，因此，利用TiO 2降解环境中残留农药成为的一条重要途径，成为国内外研究的热点之一。
1TiO 2光催化降解农药的机理TiO 2的带隙能为3.2eV ，相当于387.5nm 的光子能量，当能量等于或大于禁带宽度的光照射TiO 2时，价带电子被激发，越过禁带进入导带，在导带上产生带负电的高活性电子(e -)，在价带上留下带正电荷的空基金项目：湖南省重点科技资助项目“新型有机磷农药纳米降解剂的研究”(K0901015-21)。
第一作者简介：刘祥英，女，1977年出生，湖南邵阳人，在读博士。
通信地址：410128湖南农业大学生物安全科学技术学院，E-mail:lxy525525@ 。
通讯作者：柏连阳，男，1967年出生，湖南祁阳人，教授。
E-mail ：bly8253@ 。
收稿日期：2010-01-19，修回日期：2010-03-10。
TiO 2光催化降解农药研究新进展刘祥英1，邬腊梅2，柏连阳2，盛姣3（1湖南农业大学生物安全科学技术学院，长沙410128；2湖南人文科技学院农科所，湖南娄底417000；3长沙环境保护职业技术学院，长沙410004）摘要：农产品农药残留超标严重影响着人们饮食安全和身体健康，利用TiO 2光催化降解环境中的残留农药将成为减轻环境污染的一条新途径。
TiO2光催化氧化技术在农药降解中的研究与发展
作者： 肖俊霞;曾云浩;肖开棒;李婷婷;林斯敏;陈琳珩
作者机构： 肇庆学院环境与化学工程学院,广东肇庆526061
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 35-37页
年卷期： 2018年 第27期
主题词： TiO2;光催化氧化技术;农药
摘要：简述TiO2光催化反应的原理,总结TiO2光催化氧化技术在有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯类农药以及拟除虫菊酯类农药降解中的研究进展,并提出具有高效传质与传热效应的TiO2光催化反应器的开发以及系列结构相同或相近的农药的降解规律与TiO2光催化反应动力学共性探索,是TiO2光催化氧化技术在农药污染治理领域未来的主要研究方向。
硅藻土负载TiO2光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能
硅藻土负载TiO2光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能专业：环境工程硕士生：赵晓婷指导老师：王旭东副教授摘要光催化氧化技术是一种新型的废水处理技术，具有处理效率高、工艺设备简单、操作条件易控制、无选择性地降解有机污染物等优点，但是也有一些缺点，在污水处理中，TiO2本身对有机物的吸附能力较弱。
若采用吸附性载体负载TiO2则可显著提高TiO2的光催化效率。
吸附剂作为载体的最大优势是可以将有机物吸附到半导体粒子的周围，增加局部浓度及避免中间产物挥发或游离，加快反应速度，提高其光催化活性。
本文在这一课题背景下，采用溶胶-凝胶法，钛源用钛酸四丁酯，有机溶剂用无水乙醇，抑制剂用冰醋酸，载体用硅藻土，制备出一种具有纳米晶粒和较高催化活性的负载型催化剂TiO2/硅藻土，并以甲基橙染液的吸附脱色率及光催化脱色率作为催化活性的评价指标，并对溶胶凝胶过程、晶化水平、负载量、条件优化等方面进行了较为系统的研究，以期制备出一种具有对染液集吸附-降解于一体的复合型催化剂。
主要得出以下结论：（1）确定了TiO2的较佳制备工艺条件为：V[Ti(OC4H9)4]：V[H2O]：V[HAC]：V[C2H5OH]=10：4：4：40，500℃煅烧2h。
其中水解反应的剧烈程度受水量大小的影响，冰醋酸起到减缓水解反应的作用，而且受煅烧温度的影响，TiO2的粒径随温度的升高而增大，500℃时TiO2完全由无定型转化为锐钛矿相。
此工艺条件下制得的TiO2光催化剂颗粒大小均匀，粒径在20nm左右，对甲基橙染液的脱色率可达到86.1%。
（2）TiO2/硅藻土的制备工艺为：固定TiO2制备过程中的前驱物的加入量，即V[Ti(OC4H9)4]：V[H2O]：V[HAC]：V[C2H5OH]=10：4：4：40，改变载体硅藻土的投加量，500℃煅烧2h制得不同TiO2负载量的复合型催化剂，TiO2理论负载量为40%时吸附及降解活性最好。
（3）随着TiO2负载量的增加，硅藻土的孔结构由清晰逐渐至被完全覆盖消失；硅藻土和结合水以及有机杂质的红外吸收峰都依次减弱；复合型催化剂的X-射线粉末衍射图谱可以看出SiO2的特征峰逐渐减弱，相反的TiO2锐钛矿相谱峰逐渐显现并增强。
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用
活性炭负载纳米TiO2光催化材料制备及应用活性炭负载纳米TiO2光催化材料王立洋（山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛 266500）摘要：活性炭材料负载纳米TiO2是目前最具发展前景的光催化材料之一，具有优越的吸附特性和光催化降解性能。
本文介绍粉体烧结法、浸渍提拉法、化学气相沉积法等制备方法。
活性炭负载纳米TiO2光催化剂在废水处理、空气净化、物质降解、杀菌消毒等方面有广阔的应用前景。
关键词：活性炭负载纳米TiO2光催化应用进展纳米TiO2具有催化活性高、氧化能力强、稳定性好、连续光照保持活性以及价廉无毒等优势［1］，在实际应用中因工艺流程简单、操作条件容易控制等优点被公认是最具开发前途和应用潜力的环保型光催化材料，在有机废水的降解、重金属离子的还原、空气净化、杀菌、防雾等众多方面具有广阔的应用前景。
当纳米TiO2用作光催化反应时，其存在方式主要有悬浮式和固定式，而悬浮体系粉末型TiO2光催化剂在目标污染物浓度较低时降解速度较慢［2］，且使用后回收困难，易失活、易凝聚难以分离，这些限制了它的应用和发展，因此以某种具有吸附性的物质为载体制备固定式的纳米TiO2光催化剂提高其催化效果已受到广泛关注。
近年来人们对以活性炭材料为载体负载纳米TiO2制备光催化材料进行了大量研究，主要负载方法有粉体烧结法、浸渍提拉法、溶胶－凝胶法、化学气相沉积法等。
由于活性炭材料吸附性能和纳米TiO2光催化性能结合发挥的协同作用，使负载型纳米TiO2在国内外广泛应用。
1.光催化反应机理纳米二氧化钛具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞与量子隧穿效应等，目前还没有确切的二氧化钛光催化理论，但其良好的光化学性质都是基于上述特殊效应。
其中，量子尺寸效应是指纳米材料尺寸小到某种程度时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级现象。
二氧化钛光催化技术介绍
納米二氧化鈦光催化技術介紹納米光催化採用二氧化鈦(TiO2)半導體的效應，啟動材料表面吸附氧和水分，產生活性氫氧自由基（OH.）和超氧陰離子自由基（O2-），從而轉化為一種具有安全化學能的活性物質，起到礦化降解環境污染物和抑菌殺菌的作用。
納米二氧化鈦(TiO2)光催化利用自然光即可催化分解細菌和污染物，具有高催化活性、良好的化學穩定性、無二次污染、無刺激性、安全無毒等特點，且能長期有益於生態自然環境，是最具有開發前景的綠色環保催化劑之一。
無毒害的納米TiO2催化材料，充分發揮抗菌、降解有機污染物、除臭、自淨化的功能，這類環保型功能材料實施方便、應用性強，能實用到生活空間的多種場合，發揮其多功能效應，成為我們生活環境中起長期淨化作用的環保材料。
光催化原理- 什麼是光催化光催化[Photocatalyst]是光 [Photo=Light] +催化劑[catalyst]的合成詞。
主要成分是二氧化鈦（TiO2），二氧化鈦本身無毒無害，已廣泛用於食品，醫藥，化妝品等各種領域。
光催化在光的照射下會產生類似光合作用的光催化反應(氧化－還原反應,產生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，這些產物可殺滅細菌和分解有機污染物。
並且把有機污染物分解成無污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2),同時它具有殺菌、除臭、防汙、親水、防紫外線等功能。
光催化在微弱的光線下也能做反應，若在紫外線的照射下，光催化的活性會加強。
近來, 光催化被譽為未來產業之一的納米技術產品。
- 光催化反應原理TiO2當吸收光能量之後，價帶中的電子就會被激發到導帶，形成帶負電的高活性電子e-,同時在價帶上產生帶正電的空穴h+。
在電場的作用下，電子與空穴發生分離，遷移到粒子表面的不同位置。
熱力學理論表明，分佈在表面的h+可以將吸附在TiO2表面OH-和H2O 分子氧化成(OH.)自由基,而OH.自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中最強的，能氧化並分解各種有機污染物（甲醛、苯、TVOC等）和細菌及部分無機污染物（氨、NOX等），並將最終降解為CO2、H2O 等無害物質。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用
引言
随着农业生产的发展和农药使用的增加，蔬菜中农药残留的问题日益引起人们的关注。
乐果是一种常用的杀虫剂，它广泛应用于水果和蔬菜的农业生产中。
乐果具有高效、易使用、低残留、毒性低等特点，但它也会对人体健康产生潜在的危害。
如何有效地去除蔬菜
中残留的乐果成为了一个迫切需要解决的问题。
光催化技术是一种环境友好的方法，可以利用光能催化降解有机污染物。
而活性炭负
载的TiO2 光催化剂在这方面具有很好的应用前景。
本文旨在研究活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用，为解决蔬菜中农药残留问题提供新的思路和方法。
一、活性炭负载的TiO2 材料的制备和表征
活性炭负载的TiO2 是一种复合材料，其制备过程包括活性炭的预处理和TiO2 的负载过程。
选用合适的活性炭作为载体材料，通过预处理方法去除其表面的杂质和活性物质，
提高活性炭的比表面积和孔径分布；然后，采用浸渍法或溶胶-凝胶法将TiO2 成功负载到活性炭表面，形成活性炭负载的TiO2 复合材料。
对制备得到的活性炭负载的TiO2 材料进行表征分析，发现其具有较大的比表面积和
丰富的孔道结构，这有利于提高光催化剂的吸附性能和光催化活性。
通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对活性炭负载的TiO2 进行结构
和组成分析，确认TiO2 成功负载到活性炭表面，形成了具有良好光催化活性的复合材
料。
二、活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的光催化降解实验
在实验中，选取常见的蔬菜样品（如青菜、西红柿等）作为实验对象，将其中含有乐
果残留的蔬菜样品经过预处理后，与活性炭负载的TiO2 光催化剂进行反应。
实验条件设
定光照强度、反应时间、光催化剂投加量、溶液初始pH值等参数，以考察这些因素对光催化降解乐果的影响。
实验结果表明，活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果具有很好的光催化降解效果。
随着光照强度的增加、反应时间的延长、光催化剂投加量的增加以及溶液初始pH值的调节，乐果的降解率逐渐提高。
在最佳实验条件下，活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的降
解率可以达到90%以上，且降解过程具有较高的稳定性和重现性。
三、活性炭负载的TiO2 光催化降解机理
借助于光催化反应动力学和光物理化学的理论模型，可以揭示活性炭负载的TiO2 对
蔬菜中残留乐果的光催化降解机理。
在光照作用下，TiO2 光催化剂能够吸收光能，产生
电子-空穴对，并引发氧化还原反应。
活性炭作为载体材料能够有效吸附和浓缩有机污染物，提高光催化剂与废水中有机物之间的接触率，加速光催化反应的进行。
活性炭负载的TiO2 光催化剂还具有较好的光稳定性和光催化活性稳定性，这主要归功于活性炭与TiO2 之间的物理和化学相互作用。
活性炭的导电性和热导率能够促进TiO2 光催化活性的发挥，减少光生电子-空穴对的复合，从而提高光催化剂的利用效率。
活性炭表面的羟基和羰基等官能团也能够与TiO2 表面发生化学键合，增强光催化剂的稳定性和使用寿命。
结论
活性炭负载的TiO2 光催化剂对蔬菜中残留乐果具有较好的光催化降解效果。
该复合材料具有较大的比表面积和丰富的孔道结构，能够有效提高光催化剂的吸附性能和光催化活性。
在实验条件下，活性炭负载的TiO2 对蔬菜中残留乐果的降解率可以达到90%以上，且具有较高的稳定性和重现性。
活性炭负载的TiO2 光催化剂还具有较好的光稳定性和光催化活性稳定性，这使得其对蔬菜中农药残留问题有着潜在的应用前景。
未来的研究方向可以进一步拓展光催化剂的应用范围，提高其光催化活性和稳定性，并探讨不同蔬菜样品中农药残留的光催化降解机理，为解决农产品安全和环境保护问题提供更多的科学依据和实用技术。