隨著農(nóng)藥的廣泛使用,殘留農(nóng)藥及其代謝物對農(nóng)田土壤的污染逐漸引起人們的重視.這類農(nóng)藥及其代謝物可能通過農(nóng)作物吸收,經(jīng)由食物鏈進入生態(tài)環(huán)境乃至人體富集,從而造成嚴重的后果.由于農(nóng)藥大部分為有機物, 因此,高效降解有機污染物對土壤農(nóng)藥殘留的污染治理具有積極意義.
光催化是一種新型的環(huán)境污染治理技術(shù), 其中TiO2材料具有高效、無毒、無二次污染、成本低廉的特點, 且對結(jié)構(gòu)相對復雜的有機物具備良好的光催化降解能力,是應用最為廣泛的光催化劑 .由于TiO2的能量帶隙較寬(3.2eV) , 僅能吸收波長小于387nm的紫外光,而紫外光僅占太陽光光譜的5% .因此,TiO2對太陽光的利用效率較低.
此外, TiO2光量子產(chǎn)率不高, 受光激發(fā)產(chǎn)生的光生電子易與空穴復合,限制了TiO2材料的光催化效率.針對上述問題, 研究人員開展了大量研究( 包括在TiO2 表面進行貴金屬沉積、復合半導體、摻雜離子、光敏化、表面還原處理、探索新型催化劑等),用以提高 TiO2 的光催化活性 。
以水熱法制備8種 MWCNTsGTiO2納米復合材料, 通過 XRD 、SEM 、Raman 、BET 、FTIR 等方法對復合材料進行表征.以羅丹明 B 為降解目標物, 考察 MWCNTsGTiO2 納米復合材料在不同光源輻照下的光催化活性以及 MWCNTs的管徑和管長對復合材料光催化活性的影響.結(jié)果表明: MWCNTs與 TiO2結(jié)合緊密,TiO2微粒均勻分散在 MWCNTs上, 引入 MWCN Ts 能提高TiO2的比表面積, 且不會改變TiO2的銳鈦礦晶相.光催化過程中, MWCNTs 的引入抑制復合材料中光生載流子復合, 進而提高復合材料的光催化效率.紫外光輻照下, MWCNTs 的引入對 TiO2光催化活性有顯著提高; 而在可見光輻照下, 管長較短的MWCNTs 與TiO2復合后表現(xiàn)出更好的光催化活性, 且 MWC NTs(SM4)G TiO2表現(xiàn)出最佳的可見光催化活性, 主要由復合材料在紫外光與可見光輻照下不同的光催化反應機制所致.碳納米管(C NT s ) 材料自發(fā)現(xiàn)以來, 因其特殊的物理和化學特性( 如較好的化學穩(wěn)定性、大的比表面積、極佳的機械性能和光學性能) 受到了研究者的青睞.
近年來, 通過引入CNTs 來拓展TiO2的光響應范圍, 進而提高復合材料光催化活性的研究已經(jīng)在理論和實驗上取得了進展.Dai等通過水熱法制備了多壁碳納米管(MWCNTs )/TiO2 納米復合材料,并研究了其在可見光輻照下的產(chǎn)氫性能.研究表明,CNTs GTiO2 復合材料在紫外光和可見光輻照下降解有機物苯 。上述研究說明CNTs與TiO2的復合能夠提高 TiO2的光催化性能,但關于 CNTs的管徑、管長等是否會影響光催化性能的研究則鮮見報道 .筆者通過水熱法制備不同管徑和管長的 MWCNTsGTiO2 納米復合材料,通過XRD、Raman、SEM、BET 等方法,以有機物羅丹明B作為光催化降解有機農(nóng)藥分子性能的評價物, 結(jié)合在不同光源下復合材料光催化降解羅丹明B的性能差異,考察管徑和管長對復合材料光催化降解有機污染物性能的影響, 探討在不同光源輻照下MWCGN TsG TiO2納米復合材料的光催化降解反應機制。
