Аммиак фотокаталитически окисляется на диоксиде титана под действием ультрафиолетового света с образованием N2. Азотсодержащие частицы не конкурируют с кислородом за поверхностные свободные электроны, но скорость образования N2 зависит от давления кислорода. В результате воздействия УФ света на TiO2 образуется адсорбированный на поверхности фотокатализатора атомарный кислород, который может вступать в реакцию с аммиаком, инициируя последовательность следующих стадий :
Фотокаталитическое окисление аммиака проводилось в условиях статического реактора. Анализ концентрации аммиака в исследовательской камере осуществляли с помощью электрохимического датчика Н-320, который помещался непосредственно в испытательную камеру.
В реактор вводилось 180 мкл (67 ppm) 3% водного раствора аммиака. Весь аммиак после первой порции адсорбировался на фотокатализаторе. Было принято решение достичь полного адсорбционно-десорбционного равновесия в камере. С этой целью вводилась следующая порция аммиачного раствора, если после ввода концентрация аммиака в камере в течение 15 минут не изменялась, значит равновесие было достигнуто. Всего в камеру было введено 5 порций аммиака по 180 мкл. Расчетная концентрация аммиака в камере составляла 335 ppm.
После установления равновесия в фотокаталитическом блоке включался УФ-А свет. Без ультрафиолетового освещения заметного фотоокисления аммиака не происходит.
Единственным продуктом реакции, который можно было определить на хроматомасспектрометре, после проведения экспериментов, была закись азота (N2O) в количестве не превышающем 6% по азоту. Азот не поддавался определению, поскольку постоянно присутствовал в газе-носителе в качестве примеси, а также в исходной реакционной смеси. Однако, из литературы известно, что конечными продуктами реакции фотокаталитического оксилсения аммиака являются N2 и N2O /[i]/.
Детально механизм фотокаталитического окисления аммиака неизвестен. Брутто реакции фотоокисления аммиака можно записать в следующем виде:
2NH3 + 3/2O2 -> N2 + H2O (1)
2NH3 + 2O2 ->N2O + 3H2O (2)
В наших условиях 94% аммиака окисляется по брутто реакции (1), а 6% по брутто реакции (2).
Аммиак быстро адсорбируется на фотокатализаторе, что связано с высокой степенью покрытия TiO2 адсорбированной водой. Фотоокисление аммиака с помощью фотокаталитического очистителя возможно. Дезактивации фотокатализатора в процессе реакции не наблюдается.
[i] H. Mozzanega, J.-M. Herrmann, P. Pichat, NH3 Oxidation over UV-irradiated TiO2 at Room Temperature,// J. Phys. Chem., 83 (1979) 2251-2255
Просмотров: 5457
Автор: Админ
Дата: Вторник, 18 Декабря 2012