催化学报

催化学报 ›› 2009, Vol. 30 ›› Issue (9): 873-878.

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TiO2/BixTiyOz 气相光催化降解苯的动力学模型及反应机理

林涛 1, 陈耀强 2, 王和义 1, 刘秀华 1, 杨宇川 1   

  1. 1 中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川绵阳 621900 2 四川大学化学学院, 四川成都 610064
  • 收稿日期:2009-09-25 出版日期:2009-09-25 发布日期:2009-09-25

Photocatalytic Degradation of Gaseous Benzene over TiO2/BixTiyOz: A Kinetic Model and Degradation Mechanism

LIN Tao 1,*, CHEN Yaoqiang2, WANG Heyi 1, LIU Xiuhua1, YANG Yuchuan1   

  1. 1 Institute of Nuclear Physics and Chemistry, Chinese Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, Sichuan, China 2 College of Chemistry, Sichuan University, Chengdu 610064, Sichuan, China
  • Received:2009-09-25 Online:2009-09-25 Published:2009-09-25

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摘要： 在密闭不锈钢反应器内考察了 TiO2/BixTiyOz 催化剂气相光催化降解苯的性能. 结果表明, TiO2 负载于 Bi12TiO20, Bi2Ti2O7 和 Bi4Ti3O12 上制成的催化剂,光催化活性得到很大的提高, TiO2 最佳负载量为 2.0%; 其中, TiO2/Bi12TiO20 的光催化活性最高, 苯最高转化率是纯 TiO2 的 2 倍, 催化剂使用寿命也延长了 1 倍. 在本文实验条件下, TiO2/Bi12TiO20 上苯气相光催化降解符合 Lang-muir-Hinshelwood 动力学模型, 光催化反应速率常数 k 和 Langmuir 吸附常数 K 分别为 0.006 4 mg/(L•min) 和 9.670 2 L/mg. 采用红外光谱对失活的催化剂进行表征, 结果表明催化剂表面出现了羰基与羟基等的振动峰, 同时检测到主要的中间产物是 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚, 它吸附在催化剂表面活性位上而导致催化剂失活. 最后推测了苯在催化剂表面气相光催化降解的反应机理.

关键词: 二氧化钛, 苯, 光催化降解, 动力学, 反应机理

Abstract: A benzene molecule is excitated by a hole, then reacts with water, and produces a phenol molecule. Some radicals are produced when the phenol molecule accepts a hydroxyl radical. For these radicals, small ones combine with phenol and finally produce 2,6-dibutyl-4-methyl phenol.

Key words: titanium dioxide, benzene, photocatalytic degradation, kinetics, reaction mechanism