半导体多相光催化技术研究现状及发展趋势

半导体多相光催化技术是光化学领域和环保领域中的研究热点之一。本文综述了半导体多相光催化反应机理、反应动力学、影响半导体多相光催化降解的因素、目前半导体多相光催化技术在实际环境中的应用,并对其前景及发展方向作出展望。     

半导体多相光催化技术研究进展

多相光催化可利用太阳能有效地降解多种对环境有害的污染物。近年来半导体光催化氧化已成为光化学领域和环保领域中的研究热点之一。本文综述了半导体多相光催化原理及提高光催化的途径，提出了光催化技术存在的问题及发展方向。     

改性二氧化钛光解水制氢应用的研究进展

能源短缺和全球变暖是当今世界面临的2个主要问题，利用光催化水解制氢技术被认为是最有前途的清洁太阳能转换技术。该文系统介绍了用于光催化水解制氢的二氧化钛光催化材料，二氧化钛、离子掺杂二氧化钛和半导体复合二氧化钛光催化剂的制备方法，基于二氧化钛、离子掺杂二氧化钛和半导体复合二氧化钛光催化剂优异的物理和化学性质，讨论了光催化剂水解制氢的影响因素，综述了在光催化制氢领域的应用，展望了在光催化领域的发展趋势，旨在为进一步研究二氧化钛和二氧化钛基光催化剂的光催化制氢性能相关应用提供参考。     

光催化氧化降解水中污染物研究进展

本文从半导体光催化方法、反应机理、应用、提高半导体光催化剂活性的途径等方面分别论述了半导体光催化技术现状与发展趋势。     

TiO_2光催化氧化室内VOCs的失活再生研究进展

半导体TiO2纳米材料由于其无毒无害,化学性质稳定等优点,目前已经成为环境污染控制领域和材料学领域共同研究的热点。TiO2纳米材料对环境污染物光催化氧化效果显著,但是随着TiO2的反复使用,其催化效率会减低,最终失去光催化的活性;文章主要对TiO2在光催化降解环境污染物后的失活和再生情况进行了综述,讨论了TiO2光催化剂失活的机理以及其再生的途径。     

半导体微粒光催化性能机理及其应用

半导体微粒的光催化效应发现以来，由于其在环保、水质处理、有机物降解、失效农药降解等方面的重要应用而引起人们的重视。近年来，找寻活性好、催化效率高、价廉、特别是能对太阳敏感的材料，一直是人们努力的方向。本文主要探讨了二氧化钛等有关半导体的微粒的光催化性能，介绍了微粒颗粒晶型、表面积、粒径等形态结构以及金属离子掺杂、复合半导体、贵金属沉积和光敏化等多种改性技术对其催化活性的影响，及其在环境保护领域的应用前景。     

二氧化钛形态结构及其光催化活性的研究进展

简要介绍了ＴｉＯ２光催化作用机理，概述了颗粒晶型、表面积、大小等形态指标，以及贵金属沉积，金属离子掺杂、复合半导体和光敏化等改性手段对ＴｉＯ２光催化活性的影响，提出了该领域的发展方向。     

ZIF-8点缀中空花球BiOI增强可见光降解双酚A

光催化技术作为一种绿色、高效、廉价的水处理技术,被广泛应用于如内分泌干扰素等持久性有机物的降解治理.利用高比表面的金属有机框架材料修饰半导体材料可有效提高半导体的光催化性能.本研究以比表面积高且具有孔径规则的ZIF-8修饰中空花瓣状BiOI半导体材料,制备性能优异的BiOI/ZIF-8光催化复合材料.同时,利用多晶X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电镜、紫外-可见漫反射等研究手段对样品进行表征.最后,采用高效液相色谱仪对光催化降解样品进行浓度分析,探究复合材料的光催化活性.结果表明,修饰后BiOI/ZIF-8复合材料的光催化性能显著增强,而当BiOI与ZIF-8质量比为1∶1时复合材料的光催化降解性能最好,可见光照射45 min后对20 mg·L^-1双酚A溶液的降解率达到99.77%.通过活性自由基捕集实验和ESR测试分析了光催化的降解机理.     

TiO2可见光降解水中污染物的研究进展

介绍了TiO2光催化降解水中污染物的作用机理,综述了实现TiO2可见光进行光催化降解水中污染物的方法,包括金属掺杂、非金属元素掺杂、半导体复合、表面光敏化等TiO2光催化剂的改性方法及光催化反应器的研制等,指出TiO2光催化是一种可以充分利用太阳能,具有很大发展潜力的水处理方法。     

半导体光催化氧化有机物的研究现状及发展趋势

就半导体光催化氧化法的机理,光催化对有机物的氧化能力,提高光催化剂催化活性的途径及固定相光催化的进展等几面进行了较为全面的概述,并提出了光催化氧化法今后的研究方向。可以预见,光催化氧化将会成为新型有效的水处理手段。     

水中天然有机物的臭氧强化光催化降解研究

研究了饮用水源中大分子天然有机物（NOM）的臭氧强化光催化降解,考察了臭氧投加量、反应时间和HCO3^-浓度对NOM降解速率的影响;分析了臭氧强化光催化过程中NOM相对分子质量的变化,并比较不同相对分子质量大小NOM的降解速率.研究结果表明,臭氧强化光催化比单独臭氧氧化、光催化能更有效地降解NOM,同时增加臭氧投加量和反应时间才能有效提高臭氧强化光催化对TOC的去除率,而单独增加臭氧投加量可显著提高生物可降解性;HCO3^-显著降低光催化的降解效果,臭氧强化光催化能有效地减弱HCO3^-的不利影响;臭氧强化光催化过程中大分子NOM分解为小分子,SUVA值迅速下降,且相对分子质量越大矿化速度越快.     

TiO2催化剂薄膜背光催化的研究

利用TiO₂催化剂薄膜进行光催化反应时,根据光照方式的不同可分为正光催化和背光催化.两者相比,背光催化可以避免光在溶液中的衰减而造成的光能损失.本文研究了背光催化时薄膜的厚度,光源波长的选择,及其非均掺杂V对催化效率的影响,同时与正光催化的情况作了比较.结果表明:与正光催化明显不同,背光催化时催化剂薄膜厚度对应于光源波长有一个最佳值,光源波长也只能选择大约在30 0～388nm之间;非均匀掺杂情况与正光催化相同,能提高薄膜的催化效率.     

活性炭负载TiO_2光催化杀菌研究

研究了溶胶-凝胶法制备活性炭颗粒负载TiO2的光催化杀菌作用,探讨了光催化剂的最佳制备条件。实验结果表明,光催化杀菌效果明显好于单独紫外光的杀菌效果,当钛酸丁脂与无水乙醇比例为1:8制备TiO2溶胶,活性炭颗粒浸涂凝胶一次、在450℃煅烧2h,20min的杀菌率可达88%,在溶胶中掺杂Fe3+的杀菌率可达到95%,提高了活性炭负载TiO2的光催化活性。     

TiO2光催化技术在有害气体净化中的应用

主要介绍了TiO2光催化技术在有害气体净化中的应用、提高TiO2光化效率的方法以及影响TiO2光催化效率的因素。     

连续流光催化消毒器灭活E.coli及病毒的性能

紫外消毒是污水处理常用技术.紫外线仅能破坏微生物的遗传物质,阻断其繁殖,并不能彻底杀死微生物,一旦停止紫外光照射,微生物可在修复酶的作用下恢复活性.光催化过程能产生强氧化性·OH,破坏细胞壁和细胞膜,彻底杀死微生物.为考察光催化技术消毒效率、抑制复活性能及应用潜力,在市售紫外消毒器中安装了光催化组件,搭建了连续流动式光催化消毒器.以大肠杆菌(E.coli)和噬菌体为目标物评价其消毒能力.紫外剂量50 m J·cm-2条件下,初始浓度3.40×106CFU·m L-1的E.coli原水流经紫外消毒器后被去除4.12 log10的E.coli,而流经光催化消毒器后去除4.79 log10.同时光催化处理后E.coli的光复活率仅为紫外消毒后的17%.连续运行40 h的灭菌能力稳定.光催化设备对噬菌体F2和噬菌体MS2的去除率分别为6.37 log10和6.00 log10,表明该设备也具有病毒去除能力.     

挥发性有机物光催化降解研究进展

阐述了挥发性有机物（ＶＯＣｓ）光催化降解的基本原理，分析了气相条件下不同ＶＯＣｓ的降解途径以及Ｏ２和Ｈ２Ｏ在光催化反应中的作用、光催化反应过程的传质和动力学规律，提出了反应器设计需要遵循的基本原则，叙述了ＶＯＣｓ光催化降解的催化剂及其换活现象、已研究的ＶＯＣｓ的光催化降解效率、部分物质难光催化降解的原因，讨论了ＶＯＣｓ光催化降解进一步研究的方向和应用前景。     

高铁-光催化氧化协同去除藻毒素的研究

研究了高铁-光催化氧化体系去除水中藻毒素的效能.结果表明,通过投加10mg/L的高铁到光催化体系中,由于高铁的强氧化性及其还原产物可作为电子捕获剂的特点,可将光催化效率从63%提高到100%,实现快速完全去除藻毒素的目的.同时对照研究了高铁、光催化、Fe³⁺-光催化、高铁-光催化4种不同反应体系对藻毒素去除的效能.结果显示,单纯的高铁或光催化都可以降解一部分藻毒素,但去除率低,分别为54%和63%,且需大剂量的高铁投加或大大延长光照时间.而在Fe³⁺-光催化、高铁-光催化体系中,只需投加10mg/L的三价铁或高铁,就可以将藻毒素去除率提高到73%和100%,但采用高铁协同光催化体系比三价铁协同光催化体系更有效.也就是说在本体系中,高铁具有十分重要的作用,明显存在着高铁与TiO₂光催化的协同效应.     

苯酚水溶液光催化降解的盐效应

实验研究了不同浓度的NaCl, KCl, KBr, CaCl₂和Na₂SO₄等电解质对323K下苯酚水溶液光催化降解速度的影响,采用分光光度法测定了光催化降解的动力学曲线.结果表明,各种电解质对苯酚的光催化降解均有抑制作用,且随电解质浓度的增加而增强;盐效应强弱主要取决于阴离子而不是阳离子;对于所研究的体系,阴离子的盐效应作用顺序为Br->SO₄^2->Cl^-.光催化过程的盐效应可能与阴离子对光催化剂表面光生空穴的俘获和稳定作用以及阳离子的电导作用引起催化剂表面光生电子和空穴之间的短路有关.     

Fulvic acid removal by nanoparticle TiO2 using a submerged membrane photocatalysis reactor

The degradation of fulvic acid（FA） by nanoparticle TiO2 in a submerged membrane photocatalysis（SMPC） reactor was studied. In this reactor, photocatalytic oxidation and membrane separation co-occured. The continuous air supplier provided O2 for the photocatalytical reaction and mixed the solution through an airflow controller. The particle TiO2 could automatically settle due to gravity without particle agglomeration so it could be easily separated by microfiltration（MF） membrane. It was efficient to maintain high flux of membranes. The effects of operational parameters on the photocatalytic oxidation rate of FA were investigated. Results indicated that photocatalyst at 0.5 g/L and airflow at 0.06 m^3/h were the optimum condition for the removal of fulvic acid, the removal efficiency was higher in acid media than that in alkaline media. The effects of different filtration duration on permeate flux rate of MF with P25 powder and with nanoparticle TiO2 were compared. Experimental results indicated that the permeate flux rate of MF was improved and the membrane fouling phenomenon was reduced with the addition of nanoparticle TiO2 catalyst compared with conventional P25 powder. Therefore, this submerged membrane photocatalysis reactor can faciliate potential application of photocatalytic oxidation process in drinking water treatment.     

光降解制药废水的试验研究

研究了紫外光催化氧化法对制药废水的降解机理。考察了 Ti O2 投加量与污染物初始浓度的关系 ,并经初步估算其量子效率为 6.1 %