以金屬Ni、Pd、Pt修飾氧化鈦奈米管去除水中氨氮之研究

利用光觸媒對氨氮進行光催化降解實驗,已被證實是一具可行性之處理方式,效率高且極具經濟性。因此本研究嘗試利用具ㄧ維結構與離子交換能力之氧化鈦奈米管作為光觸媒載體,選定Ni、Pd、Pt對其進行改質,評估金屬的不同屬性與負載比例改變對水中氨氮光催化降解效率之影響,以及產物之分布影響,後續並探討其反應機制。 當以Pd/TNTs與Pt/TNTs為光觸媒時,負載比例的提升,可有效增加光催化降解效率,且未見遮蔽效應之產生;除了顯示Pd與Pt適合作為氧化鈦奈米管之負載金屬外,無遮蔽效應的產生可歸因於氧化鈦奈米管獨特之離子交換特性。而當以Ni/TNTs為光觸媒時,負載比例的提升僅會使氨氮降解速率下降;推測Ni並無法有效抑制電子電洞對的再結合,反而因其本身佔據氧化鈦奈米管之活性位置,導致離子交換與吸附能力的下降與遮蔽效應的主導。 在產物分佈方面,Pd/TNTs傾向於生成亞硝酸鹽與硝酸鹽,當負載比例提升至某一程度,則會產生部分氮氣,但此時亞硝酸鹽與硝酸鹽仍為主要生成產物。Pt/TNTs相對於其它金屬負載型氧化鈦奈米管而言,在高負載比例情況下對氨氮有非常好的離子交換與吸附能力,此可能為Pt/TNTs高度選擇性光催化水中氨氮為氮氣之原因,以30% Pt/TNTs為例,有高達87.8%的氮氣產率,但確實之反應機制仍需藉由分析修飾觸媒之表面特性來加以確認。

作者:洪健豪