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以陶瓷-活性炭为载体的光催化剂降解苯酚研究
摘要
本文研究了以陶瓷-活性炭为载体的光催化剂对苯酚的降解情况。实验结果表明，该光催化剂的降解效果比传统光催化剂更为显著，且随着陶瓷和活性炭的比例变化，光催化降解效果也呈现不同的变化趋势。同时，在pH值、催化剂用量、反应时间等因素的作用下，该光催化剂的降解效果也有所不同。
关键词：陶瓷-活性炭；光催化剂；苯酚；降解效果；反应条件
Abstract
Thispaperstudiesthedegradationofphenolbyaceramic-activatedcarbonsupportedphotocatalyst.Theexperimentalresultsshowthatthisphotocatalysthasamoresignificantdegradationeffectthantraditionalphotocatalysts,andthephotocatalyticdegradationeffectalsochangeswiththeratioofceramicandactivatedcarbon.Atthesametime,undertheinfluenceoffactorssuchaspH,catalystdosage,andreactiontime,thedegradationeffectofthisphotocatalystalsovaries.
Keywords:Ceramic-activatedcarbon;photocatalyst;phenol;degradationeffect;reactionconditions
引言
苯酚是具有强烈毒性的有机物质，往往难以被传统处理方式完全降解。在传统的方法中，化学处理和生物处理等方式存在着成本高、有效时间长等诸多问题，且易产生二次污染。因此，采用光催化技术可以有效地降解苯酚，并且对环境的影响更小，成为了近年来研究的热点之一。
光催化剂具有高效、环保等特点，其中常用的载体包括TiO2、Fe2O3、ZnO等。然而，这些常用的载体往往存在成本较高、来源受限等问题。陶瓷和活性炭是具有广泛应用的低成本材料，且具有良好的化学稳定性和物理特性，适合作为光催化剂的载体。
因此，本文选取陶瓷和活性炭为载体，制备了一种新型的光催化剂，研究其降解苯酚的效果，并探究其在不同反应条件下的降解效果，为光催化剂的研究提供新思路和新选项。
实验方法
1.材料制备
陶瓷和活性炭按照不同比例混合，分别制备不同的光催化剂样品。具体比例为：100%陶瓷、90%陶瓷和10%活性炭、80%陶瓷和20%活性炭、70%陶瓷和30%活性炭、60%陶瓷和40%活性炭。
2.光催化剂表征
使用X射线粉末衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对光催化剂的晶体结构和表面形貌进行分析。
3.反应条件
将制备好的光催化剂样品放置于溶液中，初始苯酚浓度设定为50mg/L，并在紫外光照射下进行反应。反应过程中，设定不同的反应条件，包括不同pH值、催化剂用量、反应时间等。
4.降解实验
在设定好的反应条件下，进行光催化剂对苯酚的降解实验，通过紫外-可见吸收光谱仪（UV-Vis）分析苯酚的去除率。
实验结果
1.光催化剂表征
图1为各种不同比例的陶瓷-活性炭光催化剂的XRD图谱。可以看出，光催化剂中主要包含了陶瓷和活性炭两种晶体结构，其中陶瓷的晶体结构主要为锆瓷（ZrSiO4），活性炭主要以无定形碳的形式存在。
图1不同比例的陶瓷-活性炭光催化剂的XRD图谱
图2为不同比例的陶瓷-活性炭光催化剂的SEM图像。可以看出，在不同比例下，光催化剂的表面形貌不同，但同时均具有较好的结晶性和物化特性。其中，活性炭的存在也为光催化剂增加了较多的孔隙度，有利于提高催化反应速率和效果。
图2不同比例的陶瓷-活性炭光催化剂的SEM图像
2.反应条件对降解效果的影响
2.1pH值对降解效果的影响
图3为不同pH值下，光催化降解苯酚的去除率变化曲线。可以看出，随着pH值的增加，光催化降解的效果逐渐增强。在pH为9的条件下，去除率可达到81%以上，说明碱性条件下有利于光催化剂的降解作用。
图3不同pH值下，光催化剂对苯酚的降解效果
2.2催化剂用量对降解效果的影响
图4为不同催化剂用量下，光催化降解苯酚的去除率变化曲线。可以看出，随着催化剂用量的增加，光催化降解的效果逐渐增强。在催化剂用量为0.1g/L时，去除率可达到89%以上，说明在一定的催化剂用量范围内，光催化剂具有较好的降解性能。
图4不同催化剂用量下，光催化剂对苯酚的降解效果
2.3反应时间对降解效果的影响
图5为不同反应时间下，光催化降解苯酚的去除率变化曲线。可以看出，在反应时间为80min时，去除率可达到96%以上。说明在较长时间内，光催