Zr/TiO2纳米颗粒的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯,乙醇为原料,用固相合成法制备了Zr/TiO2纳米颗粒,用XRD、TEM对其组成、颗粒大小、形貌进行了表征.通过对罗丹明B的降解反应,考察了Zr/TiO2的光催化活性.结果表明,Zr/TiO2为纳米颗粒,平均粒径为12.7 nm左右,且颗粒均匀;掺杂金属离子Zr提高了TiO2光催化效率,掺杂2.0%Zr的催化剂活性最高.Zr/TiO2的光催化反应,首先是反应物在Zr/TiO2表面发生吸附作用,然后进一步发生光催化降解.     

环境污染及其防治

X5200603294TiO2纳米管的水热合成表征及其光催化性能研究/徐惠…(兰州理工大学石油化工学院)∥环境污染与防治/浙江省环保科学设计研究院.-2006,28(2).-81~83环图X-3采用水热化学反应的方法制备了TiO2纳米管,并采用TEM、XRD等分析手段对TiO2纳米管的形貌和晶相进行了表征,对比了管与粉的光催化性能。结果表明,采用该方法制得的TiO2纳米管的管径小、管形均匀,TiO2纳米管的光催化性能明显高于TiO2纳米粉。图6表1参10环境污染及其防治     

纳米TiO_2/SiO_2复合颗粒催化性能研究

为了提高纳米TiO2粒子的光催化性能和可回收性,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合颗粒。利用XRD与比表面积测试仪,考察了热处理温度对复合颗粒的比表面积和其中纳米TiO2的粒度与晶型的影响情况,发现纳米TiO2的锐钛矿型转变温度由常规的350℃升高到600～700℃。研究了不同热处理温度的复合颗粒、不同Ti/Si比及其添加量对其光催化性能的影响,发现700℃下热处理2h,Ti/Si比为1.5的复合颗粒对100mg/mL的甲基橙溶液的光催化性能最好,其最佳使用量仅约为1.5g/L。     

活性炭负载纳米TiO2对腐殖酸光催化降解动力学

采用溶胶-凝胶法制备了以颗粒活性炭(GAC)为载体的纳米TiO2/AC复合催化剂,并将其用于腐殖酸的光催化降解.动力学研究表明,TiO2/AC光催化降解腐殖酸过程可用Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模式表示.L-H表观反应速率常数KLH=0.1124mg·L-·1min-1,吸附平衡常数K*=0.3402L·mg-1.活性炭负载TiO2对腐殖酸的光催化降解过程,体现了活性炭与TiO2的协同作用,活性炭的吸附作用提高了光催化反应速率.     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

TiO2/活性炭负载光催化剂的制备与光催化性能

以粒状活性炭为载体,钛酸丁酯和乙醇为原料,用溶胶-凝胶法及浸渍法制备负载型TiO2光催化剂.通过加入不同分子量和质量的聚乙二醇降低催化剂表面TiO2的粒径,增大比表面积,提高TiO2/C光催化剂的吸附性和光催化活性.以XDA、SEM、TG-DTA、比表面积、亚甲蓝吸附值、钛的负载量及对亚甲蓝的光催化降解性能对催化剂样品进行了表征.结果表明加入1.0 g PEG2000所制备的TiO2/C前驱体经过450℃焙烧后,TiO2的平均晶粒尺寸为12.9 nm,其晶型为锐钛矿型,其比表面积为997.0m2·g-1,对亚甲蓝的吸附值比活性炭基体增加22.5%,100mg·L-1的亚甲蓝溶液用该催化剂在pH为1.0～9.25范围内,2.5 h的降解率达82.5%～96%.     

金属掺杂对纳米管TiO_2光催化去除水中罗丹明B的影响

采用水热合成法,将Fe(NO3)3·9H2O、ZnCl2和AgNO3对纳米管TiO2进行掺杂,使用TEM、XRD、XPS、比表面积分析仪及UV-visDRS对掺杂后的纳米管TiO2进行表征并考察其光催化氧化去除罗丹明B的效果,从而优选最佳掺杂金属。结果表明,煅烧温度可影响纳米管TiO2锐钛矿相相对含量、比表面积及禁带宽度,进而影响其光催化活性。此外,掺杂金属离子的种类不同,纳米管TiO2的光催化活性也受到影响。500℃煅烧非掺杂纳米管TiO2的存在下,光催化氧化罗丹明B的去除率为98.72%。向纳米管TiO2中掺杂Fe3+、Zn2+及Ag+时,光催化氧化罗丹明B的效果得到提高。对以上三种掺杂金属离子而言,掺杂量为1.0%(原子百分含量)的催化剂的最佳煅烧温度为550℃。其中,Fe3+掺杂纳米管TiO2光催化活性最高,50min内光催化氧化罗丹明B的去除率可达99.0%。     

SiO-TiO2纳米管的制备及其光催化性能的研究

文章采用水热法制备SiO2-TiO2纳米管,通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)考察了该纳米管的结构形态,并用X-射线衍射考察其晶体结构.实验结果表明所制得的纳米管是锐钛晶型,其两端开口,具有多层管壁;管径为8 nm左右,管壁厚1～2 nm.光催化降解酸性橙Ⅱ实验表明:SiO2-TiO2纳米管光催化速率比TiO2纳米管高出10%.这可能是因为Si元素的存在增大了钛纳米管的比表面积,同时SiO2的存在能降低光生电子和空穴的复合率.     

超临界干燥制备TiO_2/蒙脱土光催化剂及性能研究

文章采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法制备了纳米级TiO2/蒙脱土光催化剂,以苯酚光催化降解为反应模型,探讨了煅烧温度、不同用量的蒙脱土对光催化活性的影响。研究结果表明,煅烧温度为600℃,蒙脱土为44.1%时制的TiO2/蒙脱土光催化剂的光催化性能最好。并用XRD、TEM等手段进行了表征。TiO2以锐钛矿型形式存在。由超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小,比表面积大,光催化活性高等特点。     

V~(5+)/TiO_2-SiO_2-GF复合光催化剂制备及降解甲醛的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2、TiO2-SiO2、V5+/TiO2-SiO2光催化剂,并分别负载于玻璃纤维布上,利用X射线衍射(XRD)和比表面及孔隙度(BET)分析技术对样品进行了表征。以甲醛的降解率来评价复合光催化剂的光催化活性。结果表明:玻璃纤维布预处理方式、TiO2与SiO2的复合配比、V的掺杂量、煅烧温度对纳米TiO2的光催化活性有影响。V5+/TiO2-SiO2复合光催化剂比表面积为143.74 m2/g,晶粒粒径为16.9 nm。     

Fe2O3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.     

3种金属氧化物纳米材料在不同土壤中运移行为研究

采用实验室柱淋溶方法,考察了纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3材料在不同土壤中的运移行为,分析了纳米材料在土壤中运移能力与土壤性质的相关性,并采用胶体运移动力学模型估算了纳米材料在土壤中的最远运移距离.结果表明,纳米CeO2和纳米TiO2在试验的大部分土壤中有很强的运移能力,而纳米Al2O3仅在试验的酸性土壤中有较强的运移能力,在其他土壤中几乎被全部截留.纳米材料在土壤中运移的机制非常复杂,静电作用、土壤表面电荷异质性、团聚作用、张力作用(straining)以及过滤熟化作用(ripening)均对纳米材料的运移有着重要的影响.纳米CeO2的运移能力与土壤Zeta电位显著负相关;纳米TiO2的运移能力与土壤黏粒含量显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关;纳米Al2O3的运移能力与土壤pH显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关.模型估算的纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3在试验土壤中的最远运移距离分别为52~69 043、31~332和<10~5 722 cm.纳米材料在一些土壤中的最远运移距离远远大于30 cm表层土壤的深度,意味着纳米材料在这些土壤中有向深层土壤运移的可能.     

紫外光照下盐酸环丙沙星的光解性能

本研究重点考察了盐酸环丙沙星初始浓度、硝酸铅、硝酸镉、氯化铅、氯化镉等重金属盐对盐酸环丙沙星光降解性能影响.结果表明,黑暗条件下环丙沙星无降解;紫外光照可以有效去除环丙沙星,且环丙沙星的光降解速率随其初始浓度的增大而降低;硝酸铅和硝酸镉(除0.006 mmol·L~(-1)体系外)可以促进环丙沙星的光降解,且随摩尔比的增大(即硝酸盐浓度的降低),环丙沙星的半衰期逐渐增大;随着摩尔比的增大(即氯化盐浓度的降低),氯化铅和氯化镉先促进后抑制环丙沙星的光降解.     

具有双反应活性中心Cu-Al2O3-g-C3N4类芬顿催化剂及·OH选择性转化机理研究

采用水热合成法制备Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄类芬顿催化剂,以扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（EPR）、拉曼光谱（Raman）对所制备的催化剂及反应过程进行表征.以染料亚甲基蓝（MB）和罗丹明B（Rh-B）及小分子有机物2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）、双酚A（BPA）和苯妥英（PHT）为目标污染物,研究催化剂在初始pH=7条件下的类芬顿催化活性.同时,探讨Cu掺杂量和有机物配体g-C₃N₄掺杂量对体系催化性能的影响,并验证晶格氧诱发与有机配体络合两种方式对催化剂活性和稳定性提高产生的影响.DMPO-EPR自由基测定实验及Raman光谱监测催化反应过程验证表明：Cu的晶格氧掺杂诱发了靠近铜晶格O₂^·-的富电子Cu中心,以及靠近铝晶格O₂^·-的缺电子Al中心;引入的g-C₃N₄以阳离子π作用形式通过σ-型Cu—O—C键桥将π体系上的电子转移至Cu,形成一个新的缺电子π中心.在H₂O₂存在的情况下,富电子Cu中心将电子传递给H₂O₂,使其被还原为·OH;同时,体系中H₂O的电子被缺电子中心剥夺,进而氧化为·OH.羟基自由基转化率TOFs值的进一步计算结果表明,Cu-Al₂O₃-g-C₃N₄体系中TOF值为0.516 s^-1,是传统均相芬顿体系TOF值（1.53×10^-2 s^-1）的33倍以上.     

三岔河梯级水库浮游植物光合作用效率的时空变化

浮游植物最大光合作用效率(F_v/F_m)可以判断水生生态环境状况,是探究梯级筑坝对河流生态环境影响的重要参数。本研究对三岔河梯级水库的浮游植物F_v/F_m及相关的水化学参数进行了季节性调查,探讨F_v/F_m的时空变化及其环境影响因素。结果表明,F_v/F_m具有明显的时空差异性,在空间分布上为库区下泄水河流;F_v/F_m和浮游植物总细胞丰度呈现显著正相关,库区总细胞丰度大,F_v/F_m比其它区域高。在时间分布上为冬季夏季≈秋季春季,表明浮游植物在水温较低时,会提高光合作用效率,F_v/F_m增高。     

邯郸市大气复合污染特征的监测研究

利用邯郸市4个大气环境监测站点的PM2.5、PM10、O3等在线连续观测数据,对2013年全年的PM2.5、PM10、O3的浓度水平、变化规律和PM2.5/PM10的变化情况进行了分析,并从地形、气象、污染物排放及冬、夏季逐时PM2.5、O3和各类气体污染物浓度之间的关系等方面进行了研究.结果表明:12013年PM2.5、PM10的年均浓度分别为139和238μg·m-3,分别是国家二级标准的4.0倍和3.4倍.PM2.5、PM10日均浓度超过标准的天数均在280 d左右,全年3/4以上天数均超标.其颗粒物污染程度甚至超过北京、天津、长三角和珠三角等超大城市或城市群,属于严重超载的红色预警地区.整个采暖期PM2.5、PM10平均浓度分别为209和322.1μg·m-3,为非采暖期平均浓度的2倍和1.6倍;同时,采暖期PM2.5/PM10平均值为63%,高出非采暖期10%,采暖期细颗粒物污染问题特征明显.22013年O3日最大8小时平均浓度的最大值为238μg·m-3,是国家二级标准的1.5倍,超标天数为53 d,超标率为14.5%;最大时均浓度为288μg·m-3,是国家二级标准的1.4倍,超标小时数为148h,占全年有效数据的1.7%;与北方城市相比,其污染程度超过北京、天津等,略低于洛阳污染水平.3邯郸市大气复合污染的形成,除了区域大气环流与特殊地形叠加影响外,还主要归因于相对较高的人为源大气污染物排放,因此,要想走出复合污染的困局,减排是硬道理,解决灰霾污染需开展颗粒物、NOx、SO2等污染物的协同控制.     

Al2O3为载体的催化剂净化贫燃汽车尾气研究

在富氧条件下,考察了C₃H₆和C₂H₅OH在Ag/Al₂O₃、In/Al₂O₃、Sn/Al₂O₃、Co/Al₂O₃、Pt/Al₂O₃和Ag/Al₂O₃+Pt/Al₂O₃组合催化剂上选择性还原NO的性能.结果表明,Ag/Al₂O₃具有最高的NO还原活性.在负载型过渡金属氧化物催化剂上,会生成显著量的CO,其HC和CO氧化转化温度也远远高于Pt/Al₂O₃催化剂.串联组合Ag/Al₂O₃+Pt/Al₂O₃催化剂可显著拓宽活性温度范围,促进HC和CO氧化,降低N₂O和CH₃CHO生成量.     

Cu改性石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化灭活铜绿微囊藻的效能与机理研究

通过热聚合法制备不同比例Cu掺杂g-C₃N₄复合光催化材料,利用XRD、SEM/EDX、FT-IR、UV-Vis DRS、PL、XPS等技术对复合材料的形貌结构和光学性能进行表征,研究了复合材料对藻细胞的光催化灭活效果.结果表明,Cu掺杂改性可有效促进g-C₃N₄材料表面光生电子-空穴的分离,增强其对可见光的利用率,进而提升其光催化效率;随着Cu掺杂比例的增大,Cu-C₃N₄对藻细胞的灭活效果则越好.进一步研究发现,H₂O₂和·O₂^-是Cu-C₃N₄光催化灭藻过程中起主要作用的活性物质,会损伤藻细胞的形态结构、抗氧化酶系统和光合系统,导致藻细胞大量死亡.     

2014年北京奥体中心空气质量演变特征

利用中国环境监测总站发布的实时大气环境监测资料,选择北京国家奥林匹克体育中心(下称北京奥体中心)为研究对象,分析了2014年全年北京奥体中心空气质量演变特征. 结果表明:①2014年全年北京奥体中心首要污染污染物为PM_2.5,其次是NO₂,而PM_2.5和PM₁₀出现中度污染以上的污染事件主要集中在冬季和春末秋初;②PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃和CO等主要污染物的年均质量浓度分别为89.75、141.12、21.83、64.26、48.60和1 210 μg/m3. 其中年均ρ(PM_2.5)是GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值(35 μg/m3)的2.6倍,年均ρ(PM₁₀)也是其二级标准限值(70 μg/m3)的2.0倍,年均ρ(SO₂)略高于其一级标准限值(20 μg/m3),而年均ρ(NO₂)则高于其标准限值(40 μg/m3);③北京奥体中心全年逐月ρ(SO₂)/ρ(NO₂)都小于1.00,年均值为0.37,反映出北京目前硝酸型污染特征越来越明显;④针对不同污染等级下各类污染物质量浓度的分析结果显示,严重污染时ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀)平均值分别高达324.75和494.98 μg/m3,分别是世界卫生组织(WHO)《空气质量准则》推荐24 h平均浓度准则值的13和10倍,其浓度如此之高会对人体健康造成严重危害;⑤ρ(PM_2.5)年均24 h变化趋势表明,ρ(PM_2.5)具有明显的日变化特征,出现2个峰值,高峰值出现在午夜时分(23:00—翌日01:00),次高峰值出现在上午(09:00—11:00),最低值出现在下午(15:00—17:00),次低谷值则出现在凌晨(05:00—07:00),说明ρ(PM_2.5)除与混合层高度日变化特征密切相关外,还与人们的日常生活有一定联系.      

重庆市北碚城区大气污染物浓度变化特征观测研究

为了研究重庆市北碚区大气污染物浓度变化特征及其污染状况,采用全自动在线监测仪器对重庆市北碚城区大气污染物进行连续在线监测,分析了2012年1月~2013年2月的大气污染物观测数据.结果表明,除SO2以外,其它污染物均有超出国家新环境空气质量标准(GB 3095-2012)的情况出现,其中细粒子污染最严重.大气污染物浓度具有明显的季节变化,2012年春夏秋冬季各污染物平均浓度:O3为(36.1±19.2)、(48.8±32.6)、(29.8±28.6)、(18.2±15.8)μg·m-3,Ox为(77.6±20.6)、(91.3±37.6)、(77.5±30.6)、(69.4±18.2)μg·m-3,表现为夏高冬低;NO为(11.8±9.4)、(8.2±4.9)、(20.7±17.1)、(30.4±25.1)μg·m-3,NO2为(42.3±13.1)、(40.5±9.9)、(47.2±14.1)、(51.2±15.9)μg·m-3,NOx为(54.1±20.8)、(48.7±12.6)、(67.9±25.5)、(81.6±37.9)μg·m-3,均表现为冬高夏低;SO2为(50.5±23.3)、(26.3±16.7)、(38.8±18.4)、(53.7±23.4)μg·m-3,表现为冬春高而夏秋低;而PM2.5则为(61.4±28.5)、(68.1±32.5)、(61.9±27.1)、(89.6±44.2)μg·m-3,表现出冬季高而其它季节比较平稳的特征.O3、Ox、NO、NOx以及SO2浓度均为单峰型的日变化形式,其中O3和Ox的日变化峰值出现在午后16:00,而NO、NOx及SO2的日最大值则出现在08:00~11:00;NO2和PM2.5的日变化模态呈双峰型,有早晚两个峰值.O3和Ox在夏季日变化振幅最大,而其它污染物则冬季日变化振幅最大.将工作日与周末各污染物浓度的日变化相比,成对t检验分析表明,NO并无明显差异(P=0.14),但N2O工作日显著高于周末(P=0.03),而O3则为工作日极显著低于周末(P<0.001).相关分析表明,O3浓度与气温和风速呈显著或极显著正相关,与相对湿度呈极显著负相关,而NOx则与以上各气象要素的关系正好相反;PM2.5与气温和风速呈负相关,与相对湿度呈正相关;SO2与各气象要素的关系在不同的季节表现不同.除此之外,风向也是影响大气污染物浓度的一个重要因素.