“…Key words: surface modification; surface structure; photocatalysis; Pickering emulsion 纳米 TiO 2 具有化学稳定性好、催化活性强、廉 价无毒以及矿化程度较高等特点, 其光催化性能优 于 ZnO、WO、CdS 等光催化剂 [1][2][3] , 在紫外光下可以 迅速降解 3000 多种难以降解的有机化合物 [4] , 在处 理高浓度、难降解有机废水方面具有独特优势。研 究发现, 高浓度有机废水常以油/水分层形式存在, 纳米 TiO 2 具有表面强亲水特性, 易分散于水相中, 导致污染物与催化剂接触不充分, 传质效率受到一 定限制 [5] 。 20 世纪初, Ramsden [6] 和 Pickering [7] 发现微米级 尺寸的固体粒子可以吸附于油-水界面形成稳定的 乳液, 这种乳液被称为 Pickering 乳液。固体粒子有 效地稳定 Pickering 乳液的前提条件是能够被油/水相 部分润湿。其稳定机制主要有机械阻隔机制、桥连 机理以及三维粘弹粒子网络机理, 即固体粒子形成 单层或多层的紧密固体膜, 阻止液滴聚并, 并形成 三维网状结构导致连续相粘度增加, 降低乳液液滴 迁移速率和程度, 阻止乳液液滴的聚结 [8][9] 。 Pickering 乳液乳化剂的用量较少、 毒性小、 稳定性好, 在化工、 材料、造纸等领域均有着广泛的应用 [10][11] 。将光催化 技术与 Pickering 乳液联合运用, 构建的界面催化体 系可增大污染物与催化剂的接触面积, 在处理有机 污染物特别是高浓度有机物方面显现出独特优势。 改性 ZnO [12] 、层状六铌酸 [13] 、改性 TiO 2 [5] 、负载磷 酸银的碳纳米管 [14][15] 等固体粒子稳定的乳液已用于 光催化降解有机废水, 并取得较好效果。但大部分光 催化剂具有强亲水特性, 不能有效吸附于油/水界面 形成 Pickering 乳液体系, 需要进行表面亲油改性。 近年来, 采用表面活性剂 [16] 、硅烷偶联剂 [17] 、高 分子聚合物 [18] 等有机物对光催化剂进行表面改性可 以降低表面亲水性、扩展吸收光波长、增强对目标 物吸附能力以及降低电子复合率等 [15] , 但由于光生 电子-空穴对产生的强氧化性的自由基会直接攻击 表面改性基团, 导致其发生自降解 [19] , 如酒石酸、柠 檬酸、 乳酸 [20] 等均为牺牲性改性剂, 催化剂无法重复 利用。部分有机酸, 如乙酸 [21] 、水杨酸(SA)及其衍生 物 [22][23] 、精氨酸(Arg) [24] 、天冬氨酸 [25] 可与 TiO 2 结合 形成紫外光下稳定的螯合或桥连结构, 并显著提升 光催化效率, 但这类物质分子链较短且吸附量低, 对光催化剂表面亲油性改善程度较小。研究发现, 二 氧 化 钛 表 面 具 有 多 种 酸 位 点 (Brønsted 酸 位 点 和 Lewis 酸位点) [19] , 可进行多酸类物质共改性 [26] , 进 一步提升催化剂在油-水界面的吸附能力。此外, 学 者还发现 Arg 改性可以增强光催化剂的光致还原能 力, 在处理难以氧化降解的污染物上具有良好应用 前景 [23] 。基于此, 本研究采用 SA 和 Arg 同时对纳米 NH - [23] ; 1331 和1441 cm -1 对应 COO-的对称与非对称伸缩振动峰; (b) 1464 和 1483 cm -1 对应苯环; 1443 和 1611 cm -1 对应 COO-的 对称振动峰和不对称振动峰; (c)1629 和 3380 cm −1 对 应 O-H; 1402 cm −1 对 应 Ti-OH; 669 cm −1 对 应 Ti-O-Ti [5]…”