本研究采用溶胶-凝胶法制备硅胶负载掺杂氮的二氧化钛（N-TiO2/SiO2）光催化剂。通过前期钛酸四丁酯的不同添加量（1、5、10、15 mL），改变该催化剂TiO2负载量，进而选择合适的催化剂，研究其对诺氟沙星的光催化降解性能，探究其重复利用率及光催化反应机理。结果表明当钛酸四丁酯添加量在10 mL时，催化剂N-TiO2/SiO2光催化效果最好。且在N-TiO2/SiO2（10 mL）投加量为0.2 g/L、诺氟沙星初始浓度为4 mg/L、pH=7的条件下，诺氟沙星降解率可以在100 min后高达95.0%。另外，Cl-对诺氟沙星的光催化降解起抑制作用；SO42-对诺氟沙星的光催化降解起促进作用；腐殖酸对诺氟沙星的光催化降解起抑制作用。催化剂重复四次使用之后，仍然具有良好的光催化性能。在光催化反应中，超氧离子自由基（·O2-）在降解过程中起到最主要的作用，而羟基自由基（·OH）和空穴（h+）起到的作用相对来说较小。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 2
1 材料与方法 3
1．1 实验材料与仪器 3
1．1．1 实验材料 3
1．1．2 实验仪器 3
1．1．3 实验装置 4
1．2 硅胶负载NTiO2的制备 4
1．3 催化剂性能检验及最佳催化剂的选择 4
1．3．1 催化剂性能检验 4
1．3．2 TiO2负载量的影响实验 5
1．4 催化剂降解诺氟沙星 5
1．4．1 催化剂投加量的影响实验 5
1．4．2 诺氟沙星初始浓度的影响实验 5
1．4．3 诺氟沙星溶液pH的影响实验 5
1．4．4 盐效应的影响实验 5
1．4．5 腐殖酸的影响实验 5
1．4．6 催化剂的重复使用实验 5
1．5 光催化反应机理研究 5
1．6 分析方法 5
2 结果与分析 6
2．1 催化剂性能检验及最佳催化剂的选择 6
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2．1．1 催化剂性能检验 6
2．1．2 最佳催化剂的选择 6
2．2 催化剂光催化降解诺氟沙星性能的研究 7
2．2．1 催化剂投加量对降解率的影响 7
2．2．2 诺氟沙星初始浓度对降解率的影响 8
2．2．3 诺氟沙星溶液pH对降解率的影响 9
2．2．4 盐效应对降解率的影响 9
2．2．5 腐殖酸对降解率的影响 10
2．2．6 催化剂重复使用对降解率的影响 11
2．3 光催化反应机理研究 12
3 讨论 12
致谢 13
参考文献 14
硅胶负载二氧化钛降解水中抗生素
引言
抗生素作为一类能够在低浓度下较大程度抑制或灭杀微生物的化学物质，被广泛应用于人类临床医疗和动物养殖，但大部分抗生素以药物的原形随粪尿排出体外，造成水体污染。随着地表水及饮用水中越来越多不同种类抗生素的检出，抗生素的生态风险引起人们的强烈关注[14]。
目前普遍使用的去除水中有机污染物的方法包括生物法、物理法及化学法等，在处理水中抗生素时虽然有一定的效果，但仍然存在不同程度的问题。一些新兴的氧化技术，例如Fenton氧化技术[5]，电化学氧化技术和光催化氧化降解技术成为解决问题的选择。光催化氧化降解技术因为可以在温和的条件下对痕量有机污染物进行快速而有效的降解，操作简单，效率较高，且不产生二次污染而备受关注，是一种颇具发展前景的水处理技术。
光催化降解机理主要为半导体在吸收了能量大于或等于其带隙宽度的光子之后，原本位于价带上的电子受到激发，跃迁至导带上，同时在价带上留下一个电位相对为正的空穴。这些光生电子空穴拥有很强的氧化能力和活性，能够和周围的水及氧气发生反应生成羟基自由基（OH）、 过氧化氢（H2O2）等强氧化性的物质。光生空穴和这些强氧化性的物质可以氧化各种有机污染物并且使之矿化[611]。
常用的光催化剂为n型半导体催化剂，如 TiO2、Fe2O3、ZnO、WO3、SnO2、CdS以及ZnS等。Frank[12]等以五氯苯酚作为目标污染物，比较了几种光催化剂的催化活性，结果表明，TiO2、ZnO 和CdS 对五氯苯酚的降解效果比较好，但是，ZnO和CdS光照后不稳定，会发生光腐蚀现象，而且会产生有毒性的 Zn2+和Cd2+。
TiO2作为一种催化性能良好的光催化剂，在污水处理中性质稳定、无毒、操作简单、成本低，具有广阔的应用前景。但是一方面TiO2经光照射后激发所产生的电子和空穴具有较高的复合率，从而导致量子效率较低；另一方面，TiO2的禁带宽度较大，无法充分利用太阳能，这些缺点限制了它的应用。所以人们通过多种手段尝试如何提高TiO2光催化剂的光量子效率，扩展其光响应范围[13]。
近年来，许多研究者围绕上述关键问题展开了一系列的研究。研究发现，通过合适的掺杂可以有效提高活性。例如在TiO2半导体的表面沉积适量的贵金属，与其它金属的氧化物、硫化物等半导体复合，或掺杂其它无机离子、光敏化剂等引入杂质或缺陷，以改善TiO2光吸收性能，来提高反应效率，减少反应时间[1418]。另外，将TiO2半导体材料纳米化，也是提高其光催化活性的有效途径之一，但是研究发现随着催化剂颗粒的减小，催化剂的分离难度增加。为了解决这个问题，提高纳米TiO2的光催化性能，通常采用负载的方法，将催化剂粒子用各种载体负载，增加催化剂有效比表面积的同时也解决了回收问题。目前比较常用的是将TiO2颗粒负载在活性炭、SiO2、Fe3O4、高分子聚合物、钢板、玻璃板、膨胀石墨或碳纤维等载体上。利用载体多孔材料的强吸附性能、比表面积大、具有磁性、便于回收以及可以降低电子和空穴的复合几率等特点，制备复合催化剂。从而提高有效的催化粒子数，增加具有强氧化性的活性羟基自由基的数量。因此选择合适的光催化剂载体，制备负载型纳米TiO2光催化剂，并改良其工艺，提高光催化效率，成为近几年的研究热点。
基于此，本研究采用溶胶凝胶法制备硅胶负载掺杂氮的二氧化钛催化剂（NTiO2/SiO2），以诺氟沙星为目标污染物，进行光催化实验，考察其降解性能，研究催化剂投加量，诺氟沙星初始浓度，溶液pH，盐效应，腐殖酸对诺氟沙星降解效率的影响，测试催化剂重复利用率，探究光催化反应的机理。

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