钛基纳米管阵列和纳米气泡耦合的光催化反应器降解罗丹明B

近日，《先进传感器和能源材料》杂志在线发表了哈尔滨工业大学韩晓军教授团队的研究文章。

 

随着城市化和工业化的迅速发展，环境问题变得日益严重。染料废水由于其高毒性被认为是最大的挑战之一。有机染料具有致突变、致畸形和致癌的特性，威胁着人类的健康和生命，并阻碍植物的光合作用，给生态系统带来风险。传统的有机污染物处理方法包括物理方法、生物方法和化学方法。这些方法存在效率低、能耗高和处理不完全等缺点，因此需要开发新的污水处理方法。1972年，藤岛进行了使用TiO₂作为光催化剂对水进行光催化分解产氢的开创性工作。随后，光催化技术因其优越的矿化能力、快速反应速率和无二次污染的优势而被应用于污水处理。TiO₂是常见的光催化材料，具有高催化活性、无毒性、优异的化学稳定性和低成本。为了将TiO₂光催化技术从实验研究阶段转化为实际应用，设计一种具有简单结构、方便装配和出色处理性能的光催化反应器是必要的。

 

近年来，光催化技术已与各种先进氧化过程（AOPs）相结合，以提高光催化性能。报道称，将基于TiO₂的光催化技术与Fenton氧化、等离子氧化和臭氧氧化等经典AOPs相结合，可改善有机污染物的处理效果。纳米气泡（NBs）是具有独特物理特性的极小气泡，使其成为许多应用领域中卓越的通气方法。纳米气泡由于其长停留时间、大比表面积和自由基产生能力而被广泛应用于污水处理。余等设计了一种UV/NBs/P25-TiO₂光催化反应器用于降解甲基橙。结果显示，与无气泡相比，TiO₂与纳米气泡耦合的光催化性能提高了11.6%。然而，TiO₂光催化剂需要在光催化降解后重新分离和回收，这对光催化反应器的设计不利。因此，组装光催化反应器需要使用固定的光催化剂。

 

因此，在这项研究中，我们组装了一种光催化反应器，使用涂有TiO₂纳米管阵列的钛网来降解有机污染物。该反应器与纳米气泡技术相结合，表现出出色的光催化降解能力，在经过照射处理后，对罗丹明B（RhB）的降解效率达到了95.39%。使用这种光催化反应器，其他有机污染物，如亚甲基蓝、四环素和盐酸氧四环素，也能够被光降解，分别具有74.23%、68.68%和64.10%的降解效率。因此，这项研究提供了一种发展光催化和纳米气泡耦合技术以处理废水的策略。

 

研究详情请见原文：

Degradation of Rhodamine B in the photocatalytic reactor containing TiO₂ nanotube arrays coupled with nanobubbles

https://doi.org/10.1016/j.asems.2023.100054

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