《TiO2-SiO2納米複合介孔材料光催化降解水中微囊藻毒素》是依託復旦大學，由董維陽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TiO2-SiO2納米複合介孔材料光催化降解水中微囊藻毒素
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董維陽
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
我國大量飲用水源被微囊藻毒素(MCs)嚴重污染，如何高效去除MCs是相關科研面臨的難題。本項目擬採用申請者改進的EISA法與焙燒去除模板劑、高溫孔壁晶化相結合研製新穎大孔徑、直孔道、高比表面積、TiO2-SiO2納米複合介孔材料(顆粒、膜)。該材料由銳鈦礦TiO2納米晶粒與SiO2納米顆粒相互連線、相間組成,集吸附與光催化降解性能、有效分離光生空穴的強酸中心、大孔道、高比表面積於一身、協同作用，可高效去除水中MCs。調節孔壁鈦/矽比、晶化條件，孔徑與比表面積大小，可使上述協同作用達到最佳狀態。目前這項研究尚未見報導。擬詳細研究各種催化劑結構、表面性質與性能的關係，研製出性能最佳光催化劑。系統研究光催化劑形態（顆粒、膜）、固/液比、MCs濃度、水質條件等對催化劑吸附與降解MCs性能、降解產物及其分布與含量的影響，闡明其影響的微觀本質。深入研究降解中間物、產物及其分布與變化情況，闡明降解機理。
結題摘要
我國大量飲用水源被微囊藻毒素(MCs)嚴重污染，如何高效去除MCs是相關科研面臨的難題。本項目採用申請者改進的EISA法與焙燒去除模板劑、高溫孔壁晶化相結合，製備大孔徑、直孔道、高比表面積TiO2-SiO2納米複合介孔材料(顆粒)，然後以此為母體採用抽提SiO2的方法在其孔壁內造二次孔，研製出孔道三維互通的TiO2-SiO2介孔材料。此類材料可高效去除MCs。該方法簡單、溫和、易重複。詳細研究了催化劑結構、表面性質等與吸附和光催化降解microcystin-LR (MC-LR) 性能的關係。研究了•OH自由基的瞬時穩態濃度、MC-LR被降解的最終產物等。結果表明，研製的光催化劑降解MC-LR的活性非常高(2.57 min-1)，該活性是其母體的2.8 (0.903 min-1)倍，是Degussa公司商業化生產的P25光催化劑的7.2 (0.357 min-1)倍。孔道互通TiO2-SiO2介孔材料產生的•OH自由基瞬時穩態濃度相當高 (26.73 × 10-14 M)，該濃度是其母體的3.6 (7.453 × 10-14 M)倍。此類催化劑還可快速將MCs及其降解中間物徹底礦化為CO2和H2O等。此外，孔道互通TiO2-SiO2介孔材料對其它有機污染物（如染料）也展現出極高的降解性能。如此高活性的光催化劑在之前的文獻中尚未見報導。同樣重要的是，TiO2-SiO2介孔光催化劑具有相當的穩定性和重複使用性。本項目研製的催化劑具有很好的、廣泛的套用前景。而且，這項研究的基本原理將為具有獨特光催化性能的其它金屬氧化物基介孔材料的合理設計和製備提供了嶄新視角。採用表面活性劑與無機物前驅體同步自組裝法(簡稱：自組裝)，結合焙燒去除模板劑、高溫孔壁晶化過程分別於載玻片、氧化鋁陶瓷片和單晶矽片表面合成出介孔TiO2膜、TiO2-SiO2納米複合介孔膜。膜的介孔結構有序度、熱穩定性均高，膜厚在一定範圍內可控。光滑面上的膜層比粗糙面上的更均勻，而粗糙的表面更有利於晶體產生。膜層越薄，裂紋越稀疏，與基底結合相對較牢固。本方法可重複，條件可控。本研究為介孔TiO2和TiO2-SiO2納米複合介孔材料未來的實際套用積累了良好的基礎數據。
