氧化铟的铋掺杂改性及其光催化性能

为了研究氧化铟及不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟改性材料的光催化性能,采用溶剂热法制备了氧化铟和掺杂不同比例Bi~(3+)的氧化铟光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)、比表面积(BET)分析等方法对其结构及性质进行了表征。结果表明,当Bi~(3+)掺杂量小于或等于10%(摩尔分数)时,Bi~(3+)的掺杂对氧化铟纳米球的晶型结构和结晶度基本不产生影响;而当掺杂量大于10%时,晶体结构发生变化;Bi~(3+)的掺杂进一步增大了氧化铟纳米球的比表面积和孔容,掺杂后氧化铟纳米球的N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)IV型等温线。以紫外灯(波长λ=254 nm)为光源,以直接大红为目标降解物,考察了不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟的光催化性能。结果表明:Bi~(3+)掺杂量为8%时,氧化铟对直接大红废水去除效果最佳,去除率高达94.3%,光催化剂活性最高;光催化降解直接大红的过程完全符合一级反应动力学方程;同时,活性物种捕获试验证明了加入10 m L异丙醇,反应中光降解率只有很小的下降,表明羟基自由基(·OH)不是光催化体系中的主要活性物种,而空穴(h+)才是光催化氧化直接大红过程中的主要活性物种。研究表明,通过元素掺杂可以很好地改变氧化物的光催化性能。     

Nb-TiO_2的制备及光催化实验探究

本文为提高二氧化钛的光催化活性,选择稀土金属铌为掺杂离子对二氧化钛进行金属掺杂改性处理,采用溶胶-凝胶法制备出铌掺杂二氧化钛,对其进行了扫描电子显微镜、X射线衍射等测试,并利用亚甲基蓝为目标污染物探究铌掺杂二氧化钛的光催化性能。     

磷酸银/树脂复合物的制备及其对亚甲基蓝的光催化降解

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,采用化学沉积法制备了磷酸银/树脂复合物,降解亚甲基蓝,研究其光催化活性,并对样品进行了XRD和SEM表征。探讨了不同的光源、催化剂投加量、PVP含量、p H值等因素对亚甲基蓝降解率的影响。结果表明,在太阳光(夏天早上9点到11点的阳光)下,偏酸介质中,催化剂用量为0.8 g/L,PVP质量分数为0.01%的磷酸银/树脂复合物,液面高度为15 cm的条件下对亚甲基蓝有最佳降解效果。     

钐、锆共掺杂纳米ZnO的制备及其降解染料废水研究

采用高分子网络凝胶法制备Sm-Zr共掺杂纳米ZnO光催化剂,并用XRD、TEM、XPS、UV-Vis吸收光谱对制备的纳米ZnO进行表征。以甲基橙为目标降解物研究其光催化活性,通过L9(34)正交试验对纳米ZnO的制备条件进行了优化,实验结果表明,各因素对Sm-Zr/ZnO的光催化性能的影响的显著性水平依次为:Sm-Zr掺杂量→煅烧温度→n(Sm)n(Zr)→反应溶液p H值,纳米ZnO的最佳制备条件为:Sm-Zr掺杂量为4%,煅烧温度为750℃,n(Sm)n(Zr)为2 1,反应溶液p H值为5.5。在最佳条件下制备的纳米Sm-Zr/ZnO具有最优异的光催化性能,光照1 h对甲基橙的色度去除率及COD去除率分别达到94.82%和80.89%。     

镧掺杂氧化锌光催化降解染料废水研究

以醋酸锌和硝酸镧为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到掺镧的Zn O纳米粉体。用制备的粉体对甲基橙进行光催化降解实验,考察了掺镧量对其光催化性能的影响。用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜、X射线能谱仪、比表面积与孔隙率分析仪等对其进行表征。结果表明,镧的掺入提高了Zn O的光催化活性,镧锌摩尔质量比为0.2%时光催化性能最好,高压汞灯下反应1 h,甲基橙的脱色率为96.5%,相比于未掺杂的Zn O提高了11.5%。     

Pt掺杂TiO2纳米粉体的制备及其光催化活性研究

以钛酸丁酯为前驱物,醋酸为酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备掺有不同质量分数Pt的纳米TiO2粉体.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等现代分析手段对所制备的不同Pt/TiO2纳米粉体的微观结构进行了表征.并以甲基橙染料的光催化降解为模型反应,考察了不同条件下所制备的光催化剂的光催化活性,探讨了纳米粉体中Pt的掺杂量对其光催化活性的影响.实验结果表明,Pt质量分数为0.2%的纳米TiO2粉体的光催化活性最好,过低或者过高的掺Pt量无法提高TiO2的光催化活性,甚至会降低TiO2的光催化活性.     

过渡金属掺杂ZnO纳米光催化剂对四环素的光催化降解

利用水热合成法分别制备了Fe、Co、Ni掺杂及Fe-Co、Fe-Ni共掺杂的ZnO光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对催化剂进行了表征.以氙灯(250～ 800 nm)为光源,盐酸四环素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性.考察了过渡金属种类、过渡金属掺杂量及二元掺杂配比对ZnO样品光催化活性的影响.结果表明,制得的样品均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO.单一元素掺杂时,Fe掺杂提高了ZnO光催化活性,而Co、Ni掺杂都抑制了ZnO光催化活性.共掺杂时,Fe-Co/ZnO及Fe-Ni/ZnO光催化活性优于单一掺杂的Fe/ZnO,其中3％Fe-1％Ni/ZnO样品的光催化活性最好,在氙灯光源下反应120 min对盐酸四环素的降解率高达87.95％.     

铈、铁掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法分别制备掺铈、掺铁的纳米TiO2薄膜,降解偶氮染料废水,研究其光催化活性,并采用XRD、HRTEM手段进行特性表征。试验结果表明:适量的铈、铁掺杂使纳米TiO2薄膜的光催化活性提高了近20%,最佳掺铈量(摩尔比)为3%,掺铈最佳热处理温度为550℃;最佳掺铁量(摩尔比)为2.5%,掺铁最佳热处理温度为450℃。     

吸附-絮凝法处理亚甲基蓝染料废水的研究

采用吸附-絮凝法对亚甲基蓝模拟废水进行处理,优化了累托石吸附处理亚甲基蓝的条件,探讨了4种絮凝剂的絮凝效果。吸附-絮凝试验结果表明,质量浓度为100 mg/L的亚甲基蓝模拟废水,累托石用量0.1 g,振荡速度200 r/min,pH=12,吸附时间60 min,0.1%阴离子型絮凝剂NX-A7用量3 m L为最佳处理条件,此时亚甲基蓝去除率可达到97.1%,比单一吸附去除效率高17.3%。加入絮凝剂后不仅易于固液分离,亚甲基蓝去除率也大大提高。处理高浓度废水时,吸附-絮凝法比单吸附法更具优势。     

Bi与rGO共修饰SnO2光催化高效降解TCH和染料研究

通过简单水热法制备新型铋金属(Bi)与还原氧化石墨烯(r GO)共修饰SnO2三元光催化剂,并采用多种手段对其进行表征。以亚甲基蓝(MB)和四环素(TCH)为目标污染物,考察三元材料对污染物的光催化降解性能。结果表明,在可见光条件下,复合光催化材料对四环素去除率为94. 1%(60 min),对亚甲基蓝去除率为75. 5%(120 min),降解效果显著好于纯SnO2与二元催化剂Bi-SnO2。光致发光光谱(PL)、瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)结果表明,复合材料中电子转移及分离效率的提升显著提高了自由基的产生及光催化效率。阐述了铋金属、还原氧化石墨烯和二氧化锡中间的协同效应,并基于自由基掩蔽试验和电子自旋共振谱(ESR)提出了光催化机制。     

铜铁共掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法、液相沉淀法和机械混合法制备了Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、FTIR对其进行了结构表征,以紫外光和可见光催化降解直接天蓝染料废水为模型,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:各催化剂中均有锐钛矿型TiO2生成,且部分TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了其层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合。溶胶-凝胶法制备的催化剂中TiO2与膨润土的复合程度最高,Cu2+和Fe3+成功掺入了TiO2晶格,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使该催化剂表现出最优的光催化活性,并且该催化剂性能稳定,易于沉降分离,经高温活化再生后仍具有良好的催化活性,可重复多次使用,表现出良好的再生性能。     

高炉渣制备光催化剂及其催化活性的研究

以废弃的冶金高炉渣为原料,采用混酸酸溶-水热合成法制备了光催化剂,并对其进行了SEM、UV-Vis、XRD、比表面积等物性测试分析;通过处理甲基橙模拟废水,探讨了制备过程中渣酸比、混酸配比、渣用量、溶渣时间等条件对高炉渣制光催化剂活性的影响。将所制光催化剂与P25光催化剂进行对比分析,结果表明,高炉渣制光催化剂不仅具有较高的光催化活性,而且制备成本低廉,仅为P25光催化剂的1/10,这对于冶金高炉渣的循环再利用及光催化氧化技术的工业化应用具有重要的实际意义。     

Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4光催化氧化罗丹明B废水研究

为更好地处理色度高,有机污染物浓度大,可生化性差的染料废水,采用自制的Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4为光催化剂,氙灯为光源,研究了催化剂Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4对可溶性染料罗丹明B废水的光催化降解情况.试验考察了Ag与Zn的不同配比、催化剂用量、溶液的pH值和光照时间等对罗丹明B光催化降解过程的影响,并对反应动力学做了初步探讨.结果表明,模拟太阳光照射下,罗丹明B质量浓度为5 mg/L、催化剂(Ag_x/Zn_((1-x))BiVO_4)用量为1 g/L、pH值为2.0、反应时间为30 min条件下,罗丹明B的脱色率达99.7%.与P_(25)-TiO_2催化剂对罗丹明B废水的降解情况进行了比较研究,表明Ag_(0.6)/Zn_(0.4)BiVO_4具有较好的光催化活性,可用于染料类废水的处理.动力学拟合结果表明,该光催化反应近似为一级动力学,其动力学方程为y=-3.06353-0.02146x.     

二氧化钛/累托石制备及其光催化性能研究

以累托石和四氯化钛为原料制备了二氧化钛／累托石复合材料,考察了各种制备条件如灼烧温度、复合反应温度、HCI／TiCl4等对光催化性能的影响。X射线衍射及红外光谱对材料的分析表明,反应中发生了聚合钛离子与累托石中阳离子的交换反应。酸性红B水溶液的脱色效率的结果表明,不同实验条件对复合材料的光催化性能都有不同程度的影响。初步探讨了影响光催化性能的机理及材料制备的最佳条件。     

水热法制备纳米TiO_2处理垃圾渗滤液的实验研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备纳米TiO_2材料,经过高温煅烧后,对其降解垃圾渗滤液的催化活性进行测定,并用XRD,TEM和UV-Vis对其晶体结构进行表征。实验结果表明,水醇比、水热温度和酯加入量对TiO_2催化效率有显著的影响,当水醇比为1∶3、煅烧温度500℃、水热时间4 h、Ti(OC_4H_9)_4加入量为10 m L条件下制备的TiO_2粉末光催化活性最好,对垃圾渗滤液的降解在180 min时均可以达到73%,COD的去除率可达76.92%。     

秸秆生物质炭的制备及吸附性能研究

将麦秆、向日葵秆和玉米秆低温热解制备生物质炭。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射等仪器对其结构进行了表征。研究了热解温度、溶液p H值、初始浓度、吸附时间以及吸附剂用量等因素对各生物质炭吸附亚甲基蓝效果的影响。实验结果表明,3种生物质炭均含有多孔的微晶炭,表面存在大量的活性-OH,-COOH等基团,对亚甲基蓝有较强的吸附作用;在最佳吸附条件下,玉米秆炭、向日葵秆炭以及麦秆炭对亚甲基蓝的吸附容量分别为26.6,26.2,14.7 mg/g。     

“Cu核-Cu2O壳”粒子可见光催化降解酚类废水的研究

以对硝基苯酚溶液为模拟废水,用自制的"Cu核-Cu2O壳"粒子对其进行光催化氧化试验,考察了光照时间、催化剂用量、对硝基苯酚的初始质量浓度、溶液的pH值和光源等对降解过程的影响。结果表明,对硝基苯酚溶液质量浓度为40 mg.L-1,催化剂投加量为2g.L-1,光照120min后降解率达到95%,降解反应符合一级反应动力学。与其他同类光催化剂相比,"Cu核-Cu2O壳"粒子具有较高的光催化活性,而且光催化过程中有氢氧自由基产生,对对硝基苯酚的降解较彻底。