染料廢水大量進入水體環境（jìng），已成為威（wēi）脅水環境安（ān）全的重要因素（sù）之一。染料（liào）廢水典型的特點是種類繁多、有機物含量高（gāo）、水體成分複雜（zá）、色（sè）度深、毒性大和可（kě）生（shēng）化性差。因此，如何提高（gāo）有機（jī）染料降解的效率已（yǐ）成為最具應用潛力、研究最（zuì）為活躍的領域之（zhī）一。光催（cuī）化降解因簡（jiǎn）便和環境（jìng）友好受（shòu）到高度關注。與有機（jī）物降解類（lèi）似，具有多孔結構的催化劑對有機染料降解同樣表現出獨特的催化活性。

銳（ruì）鈦礦 TiO2的光催化活性與其結晶度、孔結構和形（xíng）貌息息相關。研究者采用環境橢圓光度孔隙率測定法研（yán）究（jiū）了多孔 TiO2薄膜（mó）催化劑上孔隙率和（hé）孔徑分布對其光催化亞甲基藍和月（yuè）桂酸活性（xìng）的（de）影響。證實雙向網格（gé）狀結構、高的孔隙（xì）率以及開（kāi）放（fàng）的孔道結構(利於反（fǎn）應物分子的接觸)是影響其催化活性的關鍵，當 TiO2的顆粒尺寸和孔徑分別為 7.5 nm 和5.5 nm 時達到最高的光降解效率。用表麵活性劑(Tween 80)作為模板劑，采用改（gǎi）性的乙（yǐ）酸基溶（róng）膠-凝膠法可以製備出多孔 TiO2光（guāng）催化劑。該催化劑具有大（dà）的比表麵積(147 m2/g)和孔隙率(46%)、窄的孔徑分布(2~8 nm)、銳鈦礦品相和小的晶粒（lì）尺寸(9 nm)，對（duì）水體中（zhōng）亞（yà）甲基藍和肌酸酐具（jù）有高效的光降解性（xìng）能。將 TiO2活性組分擔載於多孔載體（tǐ）是提高其利用率的有效手段。采用內孔模板法製備的 TiO2柱撐蒙脫（tuō）土催化劑（jì） (Ti-PILCs)，具（jù）有均勻（yún）且可調（diào）的孔徑(2~3.4 nm)結構，對亞甲基藍表（biǎo）現出優（yōu）異的光降解活性 (40 min 光照下降解（jiě）率達 98%)。其中具（jù）有較大比表麵積、適當孔體積和孔徑分布的 Ti-PILCs具有最佳的催化（huà）效率，光照（zhào）25 min 即可降解 98% 的亞甲基（jī）藍。在 Ti-PILCs 製備過（guò）程（chéng）中引入聚合物表麵活性劑可以促進黏土的分層（céng），顯著提高複合材料的孔隙率和表麵積（jī），減小晶（jīng）粒尺寸，對亞甲基藍降解表現出良好的催化性（xìng）能，90 min 光照下（xià）去除率（lǜ）為 98%。活性炭顆粒作為常用載體用於擔載TiO2催化劑（jì），由於合適的介孔空隙，較 TiO2和活性炭混合催化劑具有更高的催化降（jiàng）解甲基橙的性能。活性炭的（de）孔隙率影響反應物的（de）吸附性能，以及銳鈦礦（kuàng）型 TiO2納米（mǐ）顆粒在活性炭表麵的分散是影（yǐng）響其光降解（jiě）活性的關鍵。

其它多孔氧化物和複合氧化物，如 ZnO、ZnWO4、BiVO4等在有機染料降解領域也有廣泛的應用。例如，多孔 ZnO 以及過渡金屬(Mn、Co和Ni) 摻雜的 ZnO對亞甲基藍光催化降（jiàng）解表現出較好的應用前景。研究者合成了多孔 ZnWO4納米（mǐ）片，考察了其對羅（luó）丹明 B 電氧化和光催化耦合降解的催化（huà）行為。發現電位低於（yú）0.8V 時，有利於促進光生電子- 空穴的分離和遷移（yí），從而促進對羅丹明 B 的光降解性能;當電位增（zēng）大（dà）到 0.8~ 1.0V時，由於電氧化和光催化的誘導而進一步提高羅丹明 B 的降解活性;在高於（yú） 1.3 V 的電位下，協同作（zuò）用導致間接羅丹明（míng） B 電氧化的發生，這種協同效（xiào）應可以提高羅（luó）丹明 B 的礦（kuàng）化度。采用水熱法可以製備多孔八足型 BiVO4催化劑，該催化劑的比表麵積為 11.8 m2/g，帶隙能為 2.38 eV，對亞甲基藍和苯（běn）酚的降解表現出優（yōu）異的光催化活性。在可見光照射 2 h 和4 h後，該催化劑（jì）對（duì）亞甲基藍和苯酚的降解率分別為 100% 和（hé） 91%。研究者認為該多孔八足體（tǐ）狀 BiVO4單晶的光降解活性與其較（jiào）大的比表（biǎo）麵積、多孔結構和更低的帶（dài）隙能量有關。利用無模板溶劑熱法製備的（de）多孔 BiVO4催化劑，孔徑為 2.2 nm，較體相BiVO4催化劑對羅丹明 B 降解表現出更高的光催化活性，其在（zài）可見光照射 1 h 後即可完全降解羅丹明（míng） B，多孔結構和大的比表麵積是（shì）其具有良好催化性能的主要原因。通常來說，有序多孔材料具有貫通的孔結構，較無（wú）序多孔具有更高的傳（chuán）質效率，往往表現出更好的催化（huà）性能。采用（yòng）硬（yìng）模板法製備（bèi）的（de）有序介孔 BiVO4，比表麵積（jī）為59 m2g，孔徑為3.5 nm，可見光下對亞甲基藍表現出（chū）優異的光降解活性。同條件下，有序介孔 BiVO4催化劑對亞甲基藍的降解率兩倍於傳統的 BiVO4，其在可見光照（zhào）射 3 h後可降解 85% 的亞甲基藍，這歸（guī）因於有序介孔 BiVO4 催化劑較大的比表麵積（jī）、有序的結（jié）構和較小的（de）晶體尺寸。

采（cǎi）用檸檬酸、酒石酸或抗壞血酸輔助的硬模板策略，可以製備出三維有序多孔(大孔-介孔複合孔)InVO4 催化劑，其大（dà）孔孔徑為130~160nm、介（jiè）孔孔徑為2~10nm，比表麵積為 35~52 m2/g(圖12-7)，其中采用抗壞血酸製備的催化劑在可見光照射 1h後對亞甲基藍的降解率達98%。研究發現該（gāi）樣品優異的光催化活性與其高質量的（de）孔結構、較高的比表麵積和表麵氧空位密度以及較（jiào）低的帶隙能（néng）有關。向三維有序（xù）多孔 BiVO4表麵擔（dān）載CrOX能進一步提高催化劑的光降（jiàng）解性能。此外，將InVO4 和BiVO4 進行複合製（zhì）備成三維有序大孔InVO4-BiVO4載體，用於（yú）擔貴金屬(Au、Ag、Pd和（hé）Pt)顆粒同樣能進一步促進光催化降解（jiě）活性（xìng）。其中三維有序大孔 0.08%(質量（liàng）分數)Au/InVO4-BiVO4對羅丹明B、亞甲基藍和它們的混合有機染料表現出最佳的（de）催化降解活性，在可見光照射下（xià）對上述底物完全降解的時間分別為 50 min、90 min和120min。研究認為有序多孔結構、InVO4-BiVO4複合組分和金納米粒子的高分散性是其高催化降解活性的主要因素。

隨著新型材料合成和應用的開發，許多具有多孔結構的新型（xíng）催化劑證實對有機染料降解表現出優異的光催化性能（néng）。無機-有機雜化多孔材料 MOF，種類繁多且具有可調控的孔結構，在有機染料降解應用領域備受關注（zhù）。例如，銅摻雜（zá）的ZIF-67，摻雜的銅組分結合了 ZIF-67 結構特（tè）征和（hé）功能，在可見光下對甲基橙具有良好的降解效率（lǜ），光照射25 min 即可完全降解（jiě）甲基橙，而 ZIF-67上的降（jiàng）解率低於20%。基於 Ti4+ 的MOF 材料 (NTU-9)，帶隙能為（wéi）1.72 eV，對可見光表現出（chū）較（jiào）好（hǎo）的吸收能力，表現出對羅丹（dān）明B 具有良好的光降解活性。還（hái）有一些Zr基、Fe基的 MOF 同樣（yàng）表現出優異的降解有（yǒu）機染料的性（xìng）能（néng）。要指出的是，鐵基的MOF材料（liào）在光降解有機染料中表（biǎo）現尤為突出。研究發現 MIL-53(Fe)MOF 材料在（zài）可見光和紫外光照（zhào）射下對亞甲基藍光降解表現出良好的活性（xìng），亞甲基藍降解遵（zūn）循一級反應機理。電子犧牲（shēng）劑（jì）的加（jiā）入（rù）能夠促進 MIL-53(Fe)催化降解活性的提（tí）高，不同犧牲劑在（zài）不同光區表現出（chū）不同的促進作（zuò）用。MIL-53(Fe)催化劑在過氧化（huà）氫的存在下，可見光照射 50 min 即可將 10 mg/L的羅丹明B完全降解。研究表明 H2O2在催化過（guò）程中有兩種功能（néng），它可以被 MIL-53(Fe)催化分解，通過類 Fenton 反應產生OH 自由基;也可以在可見（jiàn）光照射下捕獲激發 MIL-S3(Fe)的光生電子以形成 OH自由基（jī）。

 如果您想（xiǎng）了解更多關於【有機染料（liào）的降解（jiě）原理（lǐ）】，可以聯係我們的在線客服為您（nín）詳細解答。