研究目的
研究贵金属负载TiO2光催化剂在太阳光下对对乙酰氨基酚(AP)的光催化降解,与紫外光进行对比,并探究不同操作参数的影响及降解机理。
研究成果
负载贵金属的TiO?光催化剂(尤其是Pt/TiO?)在多种pH条件及存在干扰物的情况下,增强了太阳光驱动下对乙酰氨基酚的光催化降解效果。该降解过程遵循准一级动力学,且检测到多种羟基化中间产物。虽然紫外光效果更佳,但太阳光光催化仍是降解AP的可行方法。该研究凸显了太阳能在水体修复应用中的潜力。
研究不足
该研究采用了低金属负载量(1 wt%),这一数值可能低于某些表征技术的检测限。由于光子能量较低,太阳光提供的降解速率低于紫外光。表面活性剂和赋形剂的存在降低了降解效率。某些降解产物的成因需进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
通过光沉积法制备并表征了Ag/TiO?、Au/TiO?和Pt/TiO?光催化剂。在模拟太阳光、直射阳光和紫外光条件下进行光催化降解实验对比。采用Langmuir-Hinshelwood模型进行动力学分析,降解产物经衍生化处理后通过气相色谱(GC)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)鉴定。
2:样品选择与数据来源:
以去离子水配制的对乙酰氨基酚(AP)溶液为样品,同时测试市售Panadol药物以研究辅料影响。降解数据通过243 nm吸光度测量和化学需氧量(COD)分析获得。
3:实验设备与材料清单:
设备包括太阳光模拟器、紫外灯、分光光度计、GC、GC/MS、XRD、TEM、EDX、FTIR和核磁共振仪。材料包含TiO? P25、硝酸银、四氯合金酸·H?O、六氯铂酸、对乙酰氨基酚、表面活性剂(CTAB、SDS)及BSTFA+TMCS等衍生化试剂。
4:硝酸银、四氯合金酸·H?O、六氯铂酸、对乙酰氨基酚、表面活性剂(CTAB、SDS)及BSTFA+TMCS等衍生化试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:通过紫外灯照射TiO?与金属前驱体混合物制备光催化剂。降解实验将AP溶液与催化剂共照,定时取样过滤后分析吸光度或COD。产物鉴定需经衍生化处理后采用GC/MS分析。
5:数据分析方法:
动力学分析采用准一级反应模型和Langmuir-Hinshelwood曲线。降解速率统计分析与产物鉴定依赖光谱数据库和标准品对照。
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Transmission electron microscope
Tecnai G2 spirit
FEI
Acquired TEM images for nanoparticle size and dispersion analysis
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UV-Vis spectrophotometer
LAMBDA 750
PerkinElmer
Recorded UV-Vis spectra for optical properties
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FTIR spectrometer
Thermo-Nicolet-6700
Thermo
Collected FTIR spectra for functional group analysis
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Gas chromatograph
Trace Ultra
Thermo Scientific
Performed GC analyses for degradation product identification
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GC/MS system
7890B/5977A
Agilent
Performed GC/MS analyses for degradation product identification
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X-ray diffractometer
PW2103
Philips
Recorded XRD patterns for catalyst characterization
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Gas sorption apparatus
Nova 3200
Quantachrome
Obtained N2 sorption isotherms for surface area analysis
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NMR spectrometer
EM390
Varian
Recorded 1H NMR spectra at 90 MHz
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NMR spectrometer
Not specified
Bruker
Recorded 13C NMR spectra at 100 MHz
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Solar simulator
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Oriel, Newport
Provided simulated solar light for photocatalytic experiments
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Solar meter
91150V
Newport
Measured light intensity at reaction site
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UV lamp
450 W medium pressure mercury lamp
ACE glass Inc.
Provided UV light for photocatalytic experiments and catalyst preparation
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UV light meter
1219B70
Sper Scientific
Measured UV light intensity
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Membrane filter
0.2 μm
CHMLAB group
Used to filter samples to remove catalysts
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TiO2 P25
P25
Degussa
Used as the base photocatalyst material
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AgNO3
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Euromedex
Precursor for Ag loading on TiO2
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HAuCl4·H2O
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Electron Microscopy Sciences
Precursor for Au loading on TiO2
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HPtCl6
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BDH
Precursor for Pt loading on TiO2
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Acetaminophen
98%
Alfa Aesar
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BSTFA+TMCS
99:1
Supelco
Derivatization agent for GC and GC/MS analysis
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