TiO_2/SiO_2纳米介孔复合薄膜的制备及其光催化降解性能研究

采用两步溶胶-凝胶法制备了TiO2/SiO2纳米介孔复合薄膜,经X-射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和透射及扫描电子显微镜(TEM,SEM)表征,显示介孔复合薄膜中锐钛矿型TiO2纳米粒子均匀分散在 SiO2介孔基底中,经光催化降解氨气的试验,结果表明该介孔复合薄膜的光催化活性比普通的TiO2粒子有较大的提高.     

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。     

WC/TiO2纳米复合界面光催化剂制备及其光催化降解酚类污染物研究

设计并制备了新型WC/TiO2纳米复合界面光催化剂应用于酚类污染物的光催化降解反应中.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术分析了WC/TiO2纳米复合界面光催化剂的晶型和表面形貌.结果显示锐钛矿型TiO2纳米颗粒均匀地分散在WC纳米球表面并很好地构筑了WC/TiO2界面.研究了不同WC负载比例的WC/TiO2光催化剂在模拟太阳光照射下降解苯酚的光催化性能.结果表明:WC/TiO2复合界面的形成可以有效地提高TiO2光催化降解性能;其中,3%WC/TiO2(质量分数)光催化降解苯酚的活性最高.利用紫外-可见光谱(UV-Vis)和高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)分析了WC/TiO2纳米复合界面光催化剂降解苯酚的中间产物,提出了苯酚在WC/TiO2界面上可能的降解机理.     

介孔SiO_2/TiO_2材料处理苯酚水溶液研究

通过水热法以PEG6000和β-CD为复合模板剂合成介孔SiO_2纳米粒子;采用溶剂热法以Tween-80为模板剂合成介孔TiO_2纳米粒子;应用溶剂热法利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成介孔SiO2_2-TiO_2复合纳米粒子。采用本实验合成的三种介孔材料对苯酚水溶液进行吸附性能对比实验。研究在不同用量、不同时间、不同pH值、不同初始浓度条件下介孔材料对苯酚水溶液的吸附效果。     

Mn-Fe氧体/SiO_2/TiO_2磁载光催化剂的制备及性能

以化学共沉淀法制备Mn-Fe氧体,正硅酸乙酯为前躯体对其进行多次包覆SiO2,得到致密SiO2保护层的Mn-Fe氧体软磁性载体。采用溶胶-凝胶法在软磁性载体上负载TiO2光催化剂,得到Mn-Fe氧体/SiO2/TiO2纳米磁载性复合光催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)进行了表征;以甲醛为模拟污染物,评价了其光催化活性;以磁性回收装置测定了其回收率。结果表明,对TiO2进行晶化热处理时,磁载体中金属离子在TiO2有所渗透,且随着TiO2负载次数的增多,金属离子在TiO2中的含量逐渐降低,TiO2粒径逐渐增大;复合催化剂的比饱和磁化强度减小,矫顽力增大,其磁回收效率逐渐降低,光催化活性逐渐增强。当TiO2负载次数为10次时,该磁载催化剂的催化活性是纯TiO2的1.053倍,回收率为70.52%。该光催化剂既具有较高的光催化活性又具有高的回收性能。     

可磁分离光催化剂纳米球及其催化性能的研究

通过反胶束和酸催化溶胶-凝胶法制备出了一种可磁分离的光催化剂纳米球SiO2/NiFe2O4/TiO(2TSN),这种光催化剂纳米球显示出了超顺磁性,能够通过外加磁场方便的实现催化剂在水中的分离与回收。该光催化剂纳米球的X-射线衍射和TEM结果表明:纳米TiO2颗粒包裹在磁性硅球-SiO2/NiFe2O4(SN)的表面,形成TiO2壳层。利用光催化降解甲基橙的效果考察了这种光催化剂纳米球的活性,结果表明:在NiFe2O4和TiO2之间包覆一层无定性的SiO2可以显著提高样品的光催化性能。     

漂珠为载体TiO_2/SiO_2膜的制备及性能研究

以漂珠为载体,探索采用液相沉积法制备TiO2/SiO2膜最佳条件。在自制的光催化反应器中,在相同的条件下,以酸性嫩黄和难处理的焦化废水为目标降解物,做了TiO2/SiO2和TiO2两种膜的光催化氧化对比试验。结果表明,与单一TiO2膜比较,以漂珠为载体,采用液相沉积法制备的TiO2/SiO2改性膜具有较高的光催化氧化性能。     

纳米复合GeO2/TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了一种新型的单分散椭球形微孔结构的纳米GeO2/TiO2复合光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-vis、FT-IR、TEM、BET等手段进行了表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC测定不同光照时间下催化剂对染料降解的情况,考察了催化剂的光催化活性结果表明,改进的Sol-gel法制得的复合光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、粒径小、粒径分布窄、分散性好;与适量GeO2复合后能够有效提高TiO2纳米粒子的光催化活性;复合光催化剂的最佳制备条件为GeO2摩尔含量为0.1%,煅烧温度为400℃,所制得的GeO2/TiO2光催化活性比纯TiO2有显著提高.     

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。     

SiO2纳米粉掺杂对薄膜光催化剂结构和活性的影响

针对固定膜光催化剂吸附能力差的缺陷,在催化剂的涂覆溶胶中掺杂具有较大比表面积的SiO2纳米粉制备了一种新的TiO2薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等手段对催化剂进行表征发现,催化剂的晶相以锐钛矿为主,并含有少量的金红石,平均晶粒尺寸为27nm左右.其中掺杂的SiO2以十几到几十纳米的无定型团簇形式分散于薄膜中,除了能增大薄膜的表面积外,对TiO2的晶体结构和表面基团等性质几乎没有影响.光催化降解试验表明,SiO2掺杂后薄膜的活性大大改善,并受掺杂SiO2的原始粒径和掺杂量影响很大.此外,该催化剂还具有很好的稳定性,在连续30多天的使用中,对活性艳红X-3B的去除率一直维持在80%左右,活性未见降低.     

可见光响应Pr3+:Y2SiO5/ TiO2薄膜的制备

目的研究层涂法制备Pr~(3+):Y_2SiO_5/TiO_2复合薄膜的结构与可见光催化性能。方法分别以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制得TiO_2凝胶和Pr掺杂的Y_2SiO_5凝胶,以碳纤维为薄膜载体,并通过浸渍提拉法制备Pr~(3+):Y_2SiO_5/TiO_2层涂薄膜,研究层涂法制备复合薄膜对复合薄膜结构、形貌以及光催化效果的影响。结果复合薄膜具有明显的分层界限,形貌较平整,有较少龟裂;复合薄膜性能受涂覆次序的影响较大。结论依次将Pr~(3+):Y_2SiO_5和TiO_2涂覆在碳纤维上的复合薄膜具有较好的光催化性能,可见光光照2 h,对亚甲基蓝的脱色率达到94%,其可见光催化效率高于TiO_2薄膜的59%。     

壳聚糖/聚氨酯多孔材料对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附研究

将壳聚糖、聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯混合发泡,制备了壳聚糖/聚氨酯(Cs/PU)多孔复合材料,利用原子吸收光谱研究了Cs/PU对水中Cu2+、Cd2+的吸附能力。结果表明:在28℃条件下,当吸附时间为30min,溶液pH=4～5时,Cu2+的最高去除率为96.67%,溶液pH=6～7时,Cd2+的去除率为95.67%。Cd2+、Cu2+的饱和吸附率容量分别为28.78mg/g和25.32mg/g。两种金属离子共存时,Cs/PU对Cu2+的选择性大于Cd2+。     

磁溅射法制备TiO2/PTFE复合膜及其性能研究

目的研究磁控溅射法在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜上负载TiO_2,制备TiO_2/PTFE复合膜。方法利用接触角、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉伸强度等对复合膜亲水性、元素、形貌和机械强度进行测试,通过控制变量法研究了溅射时间、溅射功率对膜性能的影响及对复合膜对甲基橙的降解性能。结果在溅射功率为40 W,溅射时间为90 s时,TiO_2/PTFE复合膜的亲水性和拉伸强度相对较好,甲基橙的去除率达97%,降解效果好。结论通过实验可以优化出磁控溅射的工艺参数,制备出物理性能优异,并具有较高的光催化活性的负载型纳米催化剂。     

纳米TiO_2/Nafion修饰金电极溶出伏安法测量痕量铜

利用纳米二氧化钛(nano-TiO2)的结构特性,采用滴涂法制备了一种nano-TiO2/Nafion修饰金电极,采用差分脉冲溶出伏安法实现了水样中痕量铜的检测。详细研究了Cu2+在nano-TiO2/Nafion修饰金电极上的电化学响应行为,并讨论了nano-TiO2/Nafion膜的厚度、溶液pH值、富集电位、富集时间等对Cu2+溶出峰电流的影响。实验结果表明:在pH=2.0硝酸溶液中,-0.5 V恒电位搅拌富集240 s,静置10 s后阳极化扫描,Cu2+在0.25 V左右出现阳极溶出峰。相比于裸金电极,该峰电流大大提高,表明nano-TiO2对Cu2+的溶出具有一定的增敏作用。在最优化实验条件下,10~900 nmol/L范围内,Cu2+的溶出峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检出限可达3.2 nmol/L。该修饰电极具有一定的抗干扰能力,将其应用于国标样品和实际自来水样中Cu2+的检测,结果令人满意。     

TiO_2/ACF光催化反应器的设计及降解苯酚的研究

以硫酸钛为原料,活性炭纤维(ACF)为载体,通过水解法制备出光催化剂(TiO2/ACF)。利用SEM、XRD等技术对其进行表征确认,ACF表面负载有大量以锐钛矿型为主的TiO2。在考虑工艺操作的应用性,以及反应器中的光-固(催化剂)-液(反应器溶液)-气(空气)等各要素之间的良好接触和匹配关系的情况下,设计、制作光催化氧化反应器。以主波长为254 nm的紫外灯作为光源,利用制备的TiO2/ACF光催化降解苯酚溶液,考察了动态条件下苯酚的去除效果。结果表明:在苯酚初始质量浓度为40 mg/L,废水pH=7.5,反应器内紫外灯光强为1.75 W/L,通入空气量Q=2.6 mL/(min.L)的情况下,当废水在反应器内HRT约为7.67 h时,苯酚去除率可达91%,COD去除率约为79%。     

Ag/TiO_2-PVA改性无纺布的抗污染性能

以廉价的无纺布为基膜,采用NaBH4还原法制备了Ag/TiO2-PVA复合膜,研究了Ag/TiO2-PVA复合膜作为MBR膜组件处理人工废水的抗污染性能,并对Ag/TiO2-PVA复合膜进行了XRD表征。Ag/TiO2-PVA复合膜的XRD谱图显示出TiO2及Ag的特征峰,说明复合膜表面存在TiO2纳米粒子和单质银。MBR处理人工废水的实验结果表明,Ag/TiO2-PVA复合膜的跨膜压力明显低于对照组,而膜通量则明显高于对照组;膜污染阻力分析表明,Ag/TiO2-PVA复合膜对滤饼层阻力表现出很好的抑制作用;说明Ag/TiO2-PVA复合膜能明显抑制膜污染,具有较好的抗污染性能。Ag/TiO2-PVA复合膜的光催化作用,对废水中有机污染的降解有一定的强化作用,其出水COD平均值低于对照组。Ag/TiO2-PVA致密层的存在提高了无纺布的截留效率,使其出水的浊度低于也对照组。     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2可见光下光催化降解孔雀石绿的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,然后浸渍法制备出H3PW12O40/TiO2复合型光催化剂,并运用XRD、SEM、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析.研究了可见光光照下H3PW12O40/TiO2对孔雀石绿降解的光催化活性,考察了浸渍量、催化剂用量、底物浓度、pH值对光催化降解率的影响.实验表明,在pH=5条件下,H3PW12O40/TiO2催化剂用量为0.3g.L-1,浓度为10mg·mL-1的孔雀石绿溶液在2L·min-1曝气、300W可见光下光照4h后光催化降解率为78%,比TiO2光催化活性提高了24%.