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粉煤灰负载TiO_2光催化剂制备及降解亚甲基蓝研究
粉煤灰负载TiO2光催化剂制备及降解亚甲基蓝研究
摘要：
近年来，随着工业化进程的加快，废水污染问题日益突出，其中有机染料的排放已成为主要的环境污染源之一。光催化技术因其高效、环境友好的特点，成为有机染料降解的一种有效方法。本研究以粉煤灰为载体，制备了TiO2光催化剂，并使用其降解亚甲基蓝作为模型反应，系统研究了催化剂的制备方法、结构特性以及反应条件对降解效果的影响。结果表明，粉煤灰负载TiO2光催化剂制备简单，具有较高的光催化活性，能够有效降解亚甲基蓝，为工业废水处理提供了可行的解决方案。
关键词：粉煤灰；TiO2；光催化剂；亚甲基蓝；降解
1.引言
有机染料的广泛应用和排放导致了水体的污染，对环境和人类健康造成了严重威胁。传统的物理和化学方法往往效果有限，而光催化技术因其高效、环境友好的特点，成为一种备受关注的有机染料降解方法。TiO2作为一种常用的光催化剂，具有良好的光催化性能，但其应用受到了晶型、晶粒大小等因素的限制。因此，寻找新的载体材料来载载TiO2成为一种重要的研究方向。
2.实验方法
2.1材料制备
粉煤灰作为一种常见的工业固废产物，具有大量的孔隙结构和丰富的表面官能团，因此被选为载体材料。通过溶胶-凝胶法将TiO2负载在粉煤灰上，并经过煅烧处理获得光催化剂。
2.2性能表征
通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）对催化剂的晶相结构、形貌和光吸收性能进行了表征。
2.3降解实验
选择常见的有机染料亚甲基蓝作为模型反应，研究催化剂对其降解效果。控制反应条件如温度、pH值和催化剂用量，对降解效果进行了评估。
3.结果与讨论
3.1催化剂表征结果
XRD结果显示粉煤灰负载的TiO2主要为金红石相TiO2，具有较小的晶粒大小。TEM观察表明，TiO2颗粒均匀分散在粉煤灰表面，没有明显的聚集现象。UV-Vis结果显示催化剂对可见光区域具有良好的吸收能力。
3.2降解效果
研究发现，催化剂的降解效果受到温度、pH值和催化剂用量的影响。在适宜的条件下，粉煤灰负载的TiO2催化剂能够高效降解亚甲基蓝。此外，实验还发现加入适量的过硫酸钠可以显著提高降解速度。
4.结论
本研究成功制备了粉煤灰负载的TiO2光催化剂，并发现其具有良好的光催化活性，能够有效降解有机染料亚甲基蓝。这为工业废水处理提供了一种可行的解决方案。未来的研究可以进一步优化催化剂的制备方法和反应条件，提高降解效果和催化剂的稳定性。
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