TiO_2中空微球的制备及其对罗丹明B的光催化降解

采用一步水热法,以TiCl_4,H_2O_2,KBF4为原料,制备了TiO_2中空微球。采用SEM和XRD技术对TiO_2中空微球的形貌和结构进行了表征。以罗丹明B为模拟降解物,研究了TiO_2中空微球的光催化降解活性;并对TiO_2中空微球的生长机制进行了探讨。表征结果显示,制得的TiO_2中空微球呈锐钛矿型,颗粒分散均匀,外径约为3μm。实验结果表明,在紫外光照射下,加入1 g/L的TiO_2中空微球,处理初始质量浓度为20 mg/L、溶液p H为7的罗丹明B溶液,降解时间为120 min时,罗丹明B降解率可达93.38%。     

TiO_2-Ag_3PO_4光催化剂的制备及其紫外光催化性能

采用化学沉淀法(两步法)制备了TiO_2-Ag_3PO_4复合光催化剂,考察了该光催化剂紫外光催化降解阳离子染料番红花红T(简称ST)的性能。实验结果表明:在TiO_2-Ag_3PO_4投加量0.7 g/L,初始ST质量浓度70 mg/L、不调节溶液pH的条件下,紫外光照射35 min时的ST降解率高达97.9%;TiO_2-Ag_3PO_4复合光催化剂的光催化性能明显优于单一光催化剂Ag_3PO_4和TiO_2,同时也明显优于Ag-AgCl/Ag_3PO_4复合光催化剂;避光条件下反应40 min,TiO_2-Ag_3PO_4对ST的吸附量仅为2.3 mg/g;TiO_2-Ag_3PO_4在室内自然光下也具有一定的光催化活性;TiO_2-Ag_3PO_4的光催化活性在酸性条件下要优于碱性条件;TiO_2-Ag_3PO_4重复使用5次后,其光催化活性无明显下降,稳定性较好。     

紫外光协同CuO-TiO_2/Al_2O_3三维粒子电极电催化降解罗丹明B

自制了CuO-TiO_2/Al_2O_3粒子电极,对其进行了表征。在此基础上构建了紫外光协同三维粒子电极电催化体系降解水中的罗丹明B,考察了降解过程的影响因素、动力学及机理。表征结果显示,粒子电极具有良好的表面结构及有效催化成分。实验结果表明:在罗丹明B质量浓度20 mg/L、槽电压15 V、电流0.3 A、溶液pH 3.0、曝气量1.5 L/min、Fe~(2+)投加量0.5 mmol/L的条件下反应60 min,脱色率达96.29%;反应过程符合一级动力学方程,反应速率常数为0.060 mg/(L·min);紫外光的加入使溶液中H_2O_2的浓度降低约30%,促进了H_2O_2的分解。     

微波诱导水解法制备纳米TiO_2及光催化降解盐酸四环素

采用微波诱导水解法快速制备了纳米TiO_2光催化剂,通过XRD、TEM、SEM、BET和EDS技术对其进行了表征。该方法可在10 min内制备出平均粒径约7.5 nm的锐钛矿相纳米TiO_2。采用该催化剂(加入量0.5 g/L)对盐酸四环素(TC,100 mg/L)进行紫外光催化降解,40 min时降解率高达92.9%,60 min时TOC去除率为81.7%,明显优于市售P25纳米TiO_2。这主要归功于所制备纳米TiO_2表面残留的有机物提高了光生电子-空穴对的分离能力,以及纳米粒子的小尺寸效应和较大的比表面积。溶液p H为9时TC的降解率更高。该催化剂具有较好的光催化稳定性。活性基团捕获实验表明,纳米TiO_2光催化降解TC过程中空穴起主要作用。     

Mn-N/TiO_2光催化剂的制备及甲基橙的降解

采用溶胶-凝胶法制备了新型Mn-N共掺杂纳米TiO_2复合光催化剂(Mn-N/TiO_2),采用EDX,SEM,UV-Vis,XRD技术对其进行了表征,并将其用于水中甲基橙的可见光催化降解,考察了制备条件对其光催化性能的影响。表征结果显示:Mn-N/TiO_2光催化剂的粒径约为25 nm,且分散性较好;Mn-N共掺杂可增强TiO_2在可见光区域的吸收。实验结果表明:Mn-N/TiO_2的最佳制备条件为硝酸锰、尿素、无水乙醇、冰醋酸与钛酸四丁酯的摩尔比分别为0.000 6,0.24,10,6,焙烧温度400℃;采用最佳条件下制得的Mn-N/TiO_2于可见光下催化处理初始质量浓度为60 mg/L的甲基橙溶液60 min,甲基橙的降解率达92%。     

机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸(HPW)改性TiO_2,并固载于膨润土上,再经机械力化学活化,得到机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土(MCA-HPW-TiO_2/膨润土)复合光催化剂。采用XRD,SEM,EDS技术对复合光催化剂进行了表征,并将其用于甲基橙的紫外光催化降解。表征结果显示:活性组分TiO_2和HPW成功固载于膨润土上;在机械力化学活化作用下,膨润土层间结构遭到破坏,TiO_2的XRD特征峰形呈弥散状态。实验结果表明:机械力化学活化作用对HPW-TiO_2/膨润土的光催化性能提升效果显著;在酸性及近中性条件下MCA-HPWTiO_2/膨润土均具有较高的催化活性;在溶液p H 6.2、初始甲基橙质量浓度10 mg/L、反应时间180 min、MCAHPW-TiO_2/膨润土投加量1 g/L的条件下,甲基橙去除率达88.27%;该光催化降解过程符合一级动力学模型。     

纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料，通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯），并采用XRD，FTIR，FESEM，TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性，分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下，紫外光照射30 min时，纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%，明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强，可多次重复使用。     

聚丙烯腈纱线负载TiO_2-SiO_2光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶水热法,以钛酸四正丁酯、正硅酸乙酯为前驱体,制备聚丙烯腈(PAN)纱线负载TiO_2-SiO_2光催化剂。X射线衍射和扫描电子显微镜分析结果表明,TiO_2晶体呈锐钛矿型,平均粒径约为3.5 nm。采用PAN纱线负载TiO_2-SiO_2光催化剂降解苯酚,在苯酚溶液初始质量浓度为8 mg/L、溶液pH为5.3、循环流量为300 mL/min的条件下,反应24 h后苯酚降解率达100%、TOC去除率达72%。     

TiO2气溶胶快速去除空气中的芥子气模拟剂

在自制反应器内,通过喷射法将纳米TiO_2分散成气溶胶形式,用以降解空气中的芥子气模拟剂二乙基硫醚(DES)。利用自行设计的一套气溶胶沉降行为评价装置,对TiO_2气溶胶的释放条件进行了优化。系统研究了相对湿度、反应温度、光强、催化剂加入量、反应物浓度等因素对DES降解速率和彻底矿化速率的影响。结果表明:TiO_2气溶胶对2.80 mg/L(近似芥子气快速致死浓度)DES降解的半衰期由涂覆型TiO_2的34.5 min缩短至8.5 min;TiO_2气溶胶光催化降解DES的最佳相对湿度为35%,此时CO_2最快生成速率可达34.64μg/(L·min),150 min内彻底矿化比例达66.1%;对于1.5 L反应器,催化剂加入量为30 mg时降解DES的量效比达到最佳状态;TiO_2气溶胶光催化适用于含低浓度DES空气的快速净化。     

锐钛矿-金红石混合晶型TiO2降解气相苯

用溶胶-凝胶法并通过控制煅烧温度合成不同晶相比的混合晶型纳米TiO_2,在紫外光光照下降解气相苯。考察了苯初始质量浓度、紫外灯光照强度和催化剂加入量对苯去除率的影响;探究了光催化降解气相苯的动力学特征。结果表明:450℃煅烧制备的催化剂降解苯效率最高,此催化剂金红石相质量分数为6.30%;在苯初始质量浓度为74.39 mg/m~3、催化剂加入量为7 g、光照强度为2.18 klux的最佳条件下反应84 min,苯去除率达99.73%;光催化降解率与光照强度之间符合0.5级动力学特征;当催化剂加入量为3 g时,单位时间单位质量催化剂降解苯的质量最多;苯的光催化降解反应均符合一级动力学方程。     

氧化剂对土壤中石油污染物去除率的影响

以FeSO_4-柠檬酸为催化剂,探讨了不同氧化剂的类型、浓度、与催化剂的比例等因素对土壤中石油污染物去除率的影响。实验结果表明:各氧化剂体系的石油去除率大小顺序为KMnO_4CaO_2≥H_2O_2K_2S_2O_8;随着反应时间的延长,各体系的石油去除率均呈现出先快速增涨、再缓慢增加后略有降低的趋势;在氧化剂浓度相同条件下,H_2O_2体系和Na_2S_2O_8体系的石油去除率分别比对照增加了145.5%~238.7%和112.6%~167.5%;在催化剂用量相同条件下,H_2O_2体系和Na_2S_2O_8体系达到最高石油去除率时的n(氧化剂)∶n(催化剂)分别为50∶1和100∶1;H_2O_2体系对残油族组分的去除率大小顺序为非烃芳烃饱和烃沥青质。     

Zr掺杂TiO_2介孔材料光催化降解头孢氨苄

采用固相合成法制备了Zr掺杂TiO_2(Zr-TiO_2),运用XRD技术对其进行了表征,并将其用于水中头孢氨苄的光催化降解,通过单因素实验及正交实验优化了光催化反应条件。结果表明:制备的Zr-TiO_2为锐钛矿型介孔材料,孔径约为8.12 nm;各因素对头孢氨苄去除率的影响由大到小依次为光照时间、Zr-TiO_2投加量、初始头孢氨苄质量浓度;在Zr-TiO_2投加量为1.5 g/L、初始头孢氨苄质量浓度为10 mg/L、溶液pH为7.0、光照(300 W UV)时间为1.5 h的优化条件下,头孢氨苄去除率高达99.46%;Zr-TiO_2光催化剂的重复使用性能良好。     

二氧化钛/石墨烯气凝胶的制备及其可见光催化性能

以不同m（氧化石墨）∶V（钛酸四丁酯）的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热还原法制备4种TiO₂/石墨烯气凝胶。采用XRD谱图、FESEM照片、拉曼光谱谱图和能谱谱图对样品的结构、形貌、组成元素进行了表征分析。以溶液中罗丹明B的降解率作为评价指标,考察了4种TiO₂/石墨烯气凝胶的可见光催化性能。实验结果表明：随着氧化石墨含量的增加,石墨烯对TiO₂的包覆变好,石墨烯与TiO₂ 成功复合形成三维气凝胶;罗丹明B在TiO₂/石墨烯气凝胶体系中的光催化降解反应属于一级反应,4种TiO₂/石墨烯气凝胶对罗丹明B的最高降解率和反应速率分别是纯TiO₂体系的4.5倍和9.9倍,实现了TiO₂的可见光催化。     

离子液体辅助合成Nd掺杂TiO_2的可见光催化性能

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼([C4MIM]BF4)的辅助下,采用溶胶-凝胶法制备了Nd掺杂Ti O2光催化剂(Nd-Ti O2(IL))。实验结果表明:在加入[C4MIM]BF4、n(Nd)∶n(Ti O2)=2.5%的条件下制得的Nd-Ti O2(IL)(记作2.5%Nd-Ti O2(IL))的光催化性能最好;在初始亚甲基蓝质量浓度10 mg/L、2.5%Nd-Ti O2(IL)加入量1 g/L的条件下,光催化反应180 min,亚甲基蓝降解率为84%,2.5%Nd-Ti O2(IL)光催化降解亚甲基蓝的表观速率常数为0.010 9 min-1。表征结果显示:Nd的掺杂抑制了Ti O2晶粒长大,增大了Ti O2的比表面积,2.5%Nd-Ti O2(IL)的比表面积为80.77 m2/g;[C4MIM]BF4的加入提高了Ti O2的晶化度;Nd以Nd3+的形式,通过晶格取代方式进入Ti O2晶格。     

活性炭复合材料负载催化剂催化臭氧氧化处理石化废水

采用催化臭氧氧化深度处理某石化厂炼油废水,制备了活性炭复合材料负载催化剂(Fe_2O_3/ACNT),与几种常见负载催化剂进行了物性和COD去除效果的对比,并对Fe_2O_3/ACNT的催化效果和稳定性进行了详细分析。结果表明:催化剂的催化臭氧氧化活性由高到低的顺序为Fe_2O_3/ACNTFe_2O_3/活性炭Fe_2O_3/Al2O3Fe_2O_3/陶粒;Fe_2O_3/ACNT催化剂具有较高的比表面积、孔体积、强度和吸水率,使COD去除率由单独臭氧氧化时的约20%提高到66.8%。在催化剂填充量200 m L、废水pH 7.6、臭氧投加量200 mg/L、体积空速1 h~(-1)的条件下运行30d,COD去除率平均达65.1%,出水COD均值为40.8 mg/L,最高值为44.3 mg/L,满足外排水COD小于50 mg/L的指标。催化剂稳定性良好,运行30 d活性未见明显降低,具有在环保领域应用的前景。     

络合-电沉积法制备TiO_2纳米管负载Ag光催化剂

采用柠檬酸钠作为络合剂,通过络合-电沉积法制备了TiO2纳米管负载Ag光催化剂(Ag/TiO2NTs),通过FE-SEM和XRD等手段对Ag/TiO2NTs进行了表征。以偶氮染料甲基橙(MO)为目标降解物,考察了不同制备条件对Ag/TiO2NTs光催化性能的影响。表征结果显示,柠檬酸钠可以有效调控Ag+的电化学还原过程,实现Ag纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载。实验结果表明:以在n(柠檬酸钠)∶n(Ag NO3)=1、电流密度为0.4 m A/cm2、煅烧温度为500℃的条件下制得的Ag/TiO2NTs作为光催化剂(Ag负载量为1.97%(x)),处理初始质量浓度为20 mg/L、初始溶液p H为9的MO溶液,光催化反应120 min后MO去除率为86.53%;经过6次的重复使用,Ag/TiO2NTs催化剂光催化降解MO的去除率基本稳定在80%以上。