基于活性炭/二氧化钛的复合材料用于光催化水净化

摘要： 本研究描述了不同活性炭（AC）/二氧化钛（TiO?）比例复合材料的制备方法，采用XRD、BET和SEM进行表征，并以偶氮染料酸性橙7（AO7）为对象评估其在水溶液中的吸附性能与光催化活性。基于商用活性炭（1737 m2/g）和TiO?（P25，45 m2/g）材料通过混合方法制备AC/TiO?复合材料，研究参数包括AC/TiO?比例、水热处理及复合材料的球磨工艺。复合材料比表面积随AC含量增加而提升。AO7的降解源于吸附与光催化氧化两种过程的协同作用。通过扣除暗态吸附量（吸附本底值）获得纯光催化氧化速率（PO），最优AC/TiO?比例为0.23——此时PO速率仅略低于P25，但AO7总去除率是P25的两倍。低频球磨会减小碳颗粒尺寸、增强AO7吸附能力但降低其PO速率；高频球磨则导致锐钛矿相减少、少量板钛矿相出现，且AO7的PO速率几乎可忽略。低频球磨的AC/TiO?悬浮液产生的羟基自由基自旋加合物（?DMPO-OH）浓度与非球磨样品相当，而高频球磨样品中该浓度显著降低，这归因于活性炭中碳中心自由基浓度升高（作为光生电子捕获剂）。