Введение
1. Влияние способа приготовления диоксида титана на фотокаталитическую активность 13
1.1. Обзор литературных данных 13
1.1.1. Свойства диоксида титана 13
1.1.2. Способы приготовления диоксида титана 15
1.1.2.1. Промышленные методы приготовления 15
1.1.2.2. Лабораторные способы приготовления 16
1.1.3. Зависимость свойств диоксида титана от способа приготовления 22
1.1.3.1. Влияние способа приготовления на фазовый состав 23
1.1.3.2. Влияние способа приготовления на морфологию частиц 24
1.1.3.3. Влияние способа приготовления на состав поверхности 25
1.1.4. Факторы, определяющие фотокаталитическую активность ТіОг 26
1.1.4.1. Влияние фазового состава на фотокаталитическую активность 26
1.1.4.2. Влияние морфологии частиц на фотокаталитическую активность 27
1.1.4.3. Влияние состояния поверхности на фотокаталитическую активность 28
1.1.5. Заключение литературного обзора 30
1.2. Экспериментальная часть 30
1.2.1. Приготовление фотокатализаторов 30
1.2.2. Характеризация катализаторов 31
1.2.3. Испытания активностей 32
1.2.4. Расчет квантовых выходов и квантовых эффективностей 34
1.3. Результаты и обсуждение 35
1.3.1. Закономерности влияния способа приготовления на активность ТіОг 35
1.3.2. Влияние рН осаждения ТІСІ4 и температуры прокаливания на активность ТЮг 37
1.3.3. Корреляция спектров диффузного отражения и фотокаталитической активности 38
1.3.4. Влияние условий гидротермальной обработки на морфологию и фотокаталитическую активность ТіОг 43
1.3.4.1. Влияние концентрации ТіОБСм 43
1.3.4.2. Влияние концентрации серной кислоты 47
1.3.4.3. Влияние гидротермальной обработки 48
1.3.4.4. Влияние природы добавляемой кислоты 50
1.3.5. Корреляция фотокаталитической активности и морфологии ТЮг 51
1.4. Заключение главы 54
2. Влияние добавок платины на фотокаталитическую активность диоксида титана 55
2.1. Обзор литературных данных 55
2.1.1. Способы нанесения платины на диоксид титана 55
2.1.2. Зависимость свойств систем с нанесенной платиной от способа нанесения 57
2.1.2.1. Площадь поверхности 57
2.1.2.2. Степень окисления платины 57
2.1.2.3. Размер частиц платины 59
2.1.3. Связь физико-химических и фотокаталитических свойств платинированного диоксида титана 60
2.1.3.1. Влияние характеристик ТіОг на активность 60
2.1.3.2. Влияние содержания платины на активность 62
2.1.3.3. Связь степени окисления платины и фотокаталитической активности Pt/Ti02 63
2.1.4. Причины влияния платины на фотокаталитическую активность 63
2.1.4.1. Изменение адсорбционных свойств катализатора 63
2.1.4.2. Усиление разделения фотогенерированных носителей зарядов 64
2.1.4.3. Темновой катализ на частицах платины 64
2.1.4.4. Фотокаталитические реакции на поверхности Pt 65
2.1.4.5. Возникновение дополнительных маршрутов реакций 65
2.1.5. Заключение литературного обзора 65
2.2. Экспериментальная часть 66
2.2.1. Приготовление фотокатализаторов 66
2.2.2. Характеризация катализаторов 67
2.3. Результаты и обсуждение 67
2.3.1. Влияние формы фотоосажденной платины на фотокаталитическую активность в газовой фазе 67
2.3.2. Сравнение газофазной активности фотохимически и химически платинированного ТЮг 73
2.3.3. Влияние платинирования на окисление фенола в жидкой фазе 76
2.3.3.1. УП платины и размер частиц 77
2.3.3.2. Фотокаталитическое окисление фенола на Pt/HK 78
2.3.3.3. Фотокаталитическое окисление фенола на Pt/P25 81
2.3.4. Влияние платинирования на окисление ДММФ в жидкой фазе 85
2.4. Заключение главы 87
3. Кинетика ФК окисления на ТЮг и Pt/TiCb в газовой фазе 89
3.1. Обзор литературных данных 89
3.1.1. Маршруты ФК окисления простых углеродсодержащих веществ в газовой фазе 89
3.1.2. Кинетические зависимости ФК окисления 93
3.1.2.1. Влияние концентрации субстрата 93
3.1.2.2. Описание кинетических кривых в статических системах 95
3.1.2.3. Влияние концентрации кислорода 96
3.1.2.4. Влияние концентрации паров воды 96
3.1.2.5. Влияние температуры 98
3.1.2.6. Влияние интенсивности облучения 99
3.1.2.7. Кинетика дезактивации фотокатализатора 101
3.1.2.8. Влияние добавок окислителей 102
3.1.3. Кинетические модели ФК окисления 103
3.1.4. Механизмы ФК окисления 105
3.1.5. Заключение литературного обзора 107
3.2. Экспериментальная часть 107
3.2.1. Катализаторы и реагенты 107
3.2.2. Реакционные системы 109
3.2.2.1. Статические системы 109
3.2.2.2. Проточная система 111
3.2.2.3. Проточно-циркуляционная система 111
3.2.3. Химический анализ 112
3.2.4. Расчет скоростей и квантовых характеристик 112
3.3. Результаты и обсуждение 113
3.3.1. Фото каталитическое окисление простых органических веществ в статической системе 113
3.3.2. Влияние адсорбции на ФК окисление в статической системе 116
3.3.2.1. Построение модели 117
3.3.2.2. Влияние площади неосвещенной поверхности на кинетические кривые 120
3.3.2.3. Аппроксимация кинетических кривых уравнением Лэнгмюра-Хиншельвуда 121
3.3.2.4. Оптимальные значения площади неосвещенной поверхности фотокатализаторов 122
3.3.3. Фотокаталитическое окисление СО в проточно-циркуляционной системе 123
3.3.3.1. Чистый диоксид титана 123
3.3.3.2. Платинированный диоксид титана 126
3.3.4. Сравнение кинетики окисления этанола в статическом реакторе на чистом и платинированном диоксиде титана 127
3.3.5. Фотокаталитическое окисление ацетона в проточно-циркуляционной системе на чистом диоксиде титана 129
3.3.6. Окисление ацетона на платинированном диоксиде титана 136
3.3.7. Окисление этанола на чистом и платинированном диоксиде титана 146
3.3.8. Влияние перекиси водорода на ФК окисление 155
3.3.8.1. Окисление фенола 155
3.3.8.2. Окисление ацетона 156
3.3.8.3. Окисление бензола 160
3.4. Заключение главы 162
4. Фотокаталитическое окисление сераорганических веществ 164
4.1. Обзор литературных данных 164
4.1.1. Свойства восстановленных соединений серы 165
4.1.2. Продукты ФК разрушения 169
4.1.2.1. Ароматические сульфиды 169
4.1.2.2. Алифатические соединения серы 173
4.1.2.3. Пестициды 176
4.1.3. Скорость ФК окисления 177
4.1.3.1. Реакции в жидкой фазе 177
4.1.3.2. Реакции в газовой фазе 180
4.1.3.3. Дезактивация и регенерация катализаторов 181
4.1.3.4. Роль фотохимических реакций 184
4.1.4. Заключение литературного обзора 186
4.2. Экспериментальная часть 187
4.2.1. Материалы 187
4.2.2. Реакционные системы 187
4.2.2.1. Газовая фаза 187
4.2.2.2. Жидкая фаза 189
4.2.3. Химический анализ 190
4.2.3.1. Хроматографический анализ 190
4.2.3.2. Инфракрасная спектроскопия 191
4.2.3.3. Прочие методы анализа 191
4.2.4. Оценка квантовой эффективности 192
4.3. Результаты и обсуждение 192
4.3.1. Фотокаталитическое окисление диэтилсульфида 192
4.3.1.1. Реактор с малым временем контакта 192
4.3.1.2. Реактор с большим временем контакта 200
4.3.2. Фотокаталитическое окисление 2-хлорэтилэтилсульфида 213
4.3.3. Окисление 2-фенетил-2-хлорэтилсульфида 224
4.3.3.1. Реакции в жидкой фазе 224
4.3.3.2. Реакции в газовой фазе 234
4.3.4. Фотокаталитическое окисление 2-(Ы-бутиламин)этантиола 236
4.3.4.1. Маршруты ФК окисления 236
4.3.4.2. Кинетические закономерности окисления БАЭТ 240
4.3.5. Окисление органического тиосульфоната 247
4.3.6. Фотокаталитическое окисление ЦФНС 257
4.4. Заключение главы 259
5. Газофазные фотокаталитические реакторы 261
5.1. Обзор литературных данных 261
5.1.1. Статические реакторы 261
5.1.1.1. Однокамерные реакторы 261
5.1.1.2. Рециркуляционные реакторы 262
5.1.2. Проточные реакторы 263
5.1.2.1 Традиционные реакторы 263
5.1.2.2. Кольцевые реакторы 263
5.1.2.3. Проточно-циркуляционные реакторы 265
5.1.2.4. Реакторы с псевдоожиженным слоем фотокатализатора 266
5.1.2.5. Тонкослойные реакторы 267
5.1.2.6. Реакторы специальной формы 267
5.1.3. Полупромышенные реакторы 268
5.1.4. Заключение литературного обзора 269
5.2. Результаты и обсуждение 270
5.2.1. Статические реакторы 270
5.2.2. Проточные реакторы 274
5.2.2.1. Кольцевые реакторы 274
5.2.2.2. Реактор с виброожиженным слоем катализатора 276
5.2.2.3. Спиральный реактор 282
5.2.3. Промышленно выпускаемые реакторы 285
5.3. Заключение главы 286
Выводы 288
