TiO2光催化剂在污水处理中的应用

在污水处理方面TiO2光催化剂以其独特的氧化活性、光学性能和无机化能力引起了人们极大的关注.对TiO2光催化原理、农药、染料和环境荷尔蒙等有机污染物的分解,提高催化效率的方法以及其实用技术等方面,分别作了综合评述.     

TiO2晶体的微波水热法制备及光催化性能研究

以TiSO4和尿素为主要原料，EDTA为控制剂，采用微波水热法制备纳米TiO2光催化剂，并分析了纳米TiO2晶粒的最佳形成条件。利用XRD、TEM等技术对制备产物进行表征。结果表明，TiSO4和尿素混合物在微波水热条件下晶化150min后，产物为锐钛矿型TiO2，且产物粒径小、大小均匀。在紫外光照射下，以自制的锐钛矿型纳米TiO2为催化剂，酸性橙为降解目标物，进一步研究了其光催化性能。结果表明，该TiO2在紫外光照射下表现出稳定的光催化活性。     

UV／TiO2薄膜体系光降解酞酸酯研究

采用自制玻璃负载TiO2薄膜，研究了UV-Vis／TiO2以及UV／TiO2／H2O2体系对2种酞酸酯DBP和DEHP的光催化降解情况。研究结果表明，TiO2在暗处对酞酸酯没有降解作用；UV／TiO2体系能有效光降解DBP和DEHP，TiO2具有明显的光催化作用，增强因子分别为，fDBP=2．06，fDEHP=1．53；在一定浓度范围内DBP在UV／TiO2体系中的降解速率与其初始浓度成负一级动力学关系；UV／TiO2／H2O2体系对DBP的光降解能力远大于UV／TiO2和UV／H2O2体系，H2O2能显著提高TiO2的光催化活性。     

纳米TiO2薄膜在不同陶瓷表面的负载及其光催化性能研究

利用2种不同表面处理的陶瓷作为载体，用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2光催化薄膜的负载。采用X射线衍射法（XRD）、X射线光电于能谱仪（XPS）和扫描电镜（SEM）对薄膜的粒径、横断面及表面组成进行了表征和分析，结果表明，TiO2的平均粒径约为15nm，釉面陶瓷TiO2薄膜分布均匀，膜厚约为300nm；无釉陶瓷TiO2薄膜分布不均，膜层不明显；2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜有渗透。苯酚的降解实验表明，以2种不同表面处理的陶瓷为载体的TiO2薄膜对苯酚的降解均符合一级反应动力学，就催化活性而言，TiO2／釉面陶瓷〉TiO2／无釉陶瓷，分析认为基质渗透的Ca^2＋有降低TiO2光催化活性的作用；该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用。重复降解实验20次，TiO2／釉面陶瓷和TiO2／无釉陶瓷对苯酚的去除率仅分别降低9％和6％。     

TiO2纳米管催化活性再生处理技术

采用H2O2、Fe2（SO4）3和Fenton溶液对失活的TiO2纳米管进行再生处理，重点考察了3种溶液的浓度和处理时间等对再生效果的影响，初步分析了经处理后TiO2纳米管催化活性得到再生或增强的机理。结果表明，经H2O2溶液处理后TiO2催化活性能得到有效再生，经Fe2（SO4）3，和Fenton溶液处理后其催化活性不仅得到再生，还能显著增强，这与H2O2和Fenton的强氧化作用，及进入TiO2纳米管的Fe3＋的阻止电子．空穴对再复合作用有关。     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中，紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下，气相无机污染物SO2被完全氧化为SO2或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理，并得出光催化反应速率符合一级动力学过程；经过连续使用之后，TiO2的光催化活性降低，最后活性消失；经过水洗之后，失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明，失活的TiO2表面存在H2SO4，其被认为是使催化剂失活的成分。     

铂铈共掺杂纳米TiO2的制备、表征及光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体，过氧化氢为氧化剂，采用简单易行的低温氧化法制备出晶粒尺寸较小（平均尺寸25nm）的二氧化钛纳米粒子。通过贵金属Pt掺杂TiO2（Pt-TiO2）、稀土元素Ce掺杂TiO2（Ce-TiO2）和Pt、Ce共掺杂TiO2（Pt／Ce-TiO2）的掺杂的方法对二氧化钛进行改性。通过XRD，XPS，TEM，紫外漫反射等表征手段对制备的样品进行表征。通过可见光下降解罗丹明B来测试其光催化活性。实验结果表明，由ce掺杂的TiO2光催化剂对有机污染物的最大降解能力略大于Pt掺杂的TiO2，2种元素进行共同掺杂时对应的TiO2光催化剂降解能力最大。     

大尺寸大孔径TiO2/SiO2光催化剂的制备及甲醛去除研究

以大孔径SiO2为载体，通过钛酸丁酯溶液的浸渍、原位水解以及高温煅烧制备出大尺寸、大孔径的TiO2/SiO2光催化剂。利用自制空气净化装置对室内甲醛的清除进行研究，分别考察了TiO2的百分含量、紫外光光强、温度、湿度和空气流量等不同条件下TiO2/SiO2光催化剂对除去甲醛效率的影响。结果表明，反应温度从10～50℃依...     

Ce掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及降解甲醛的研究

介绍了溶胶-凝胶法制备Ce离子掺杂纳米TiO2的工艺流程。采用X射线衍射（XRD）、紫外可见分光光度法（UV-Vis）等方法表征了Ce掺杂TiO2的相组成、紫外可见漫反射率与掺杂量的关系。结果表明，掺杂的TiO2在520℃．650℃焙烧2h呈锐钛矿结构，在520℃焙烧2h的TiO2的晶粒尺寸大约为20nm，而掺杂Ce后其晶粒尺寸均减小，大约为12nm。UV-Vis吸光度分析表明，掺Ce后吸收带边明显发生红移，但随着Ce掺杂浓度的增大，其对可见光的吸收影响不大。光催化降解反应表明，未掺杂Ce的TiO2反应2h后对甲醛的没有降解作用，而Ce掺杂TiO2反应2h后甲醛降解率达15％。     

超细TiO2粒子的超滤分离及回用特性

针对TiO2超细粒子的超滤分离特性进行了试验研究，探讨了操作压力、膜面流速、TiO2投量、pH、电解质等参数条件对膜通量的影响规律及作用机理，证实了浓差极化及滤饼层阻力是影响通量变化的主导因素，在此基础上确定了适宜的超滤工艺条件及膜清洗方式。以甲基橙为降解基质分别测试了经混凝与超滤分离后的TiO2光催化活性，结果表明，超滤不仅可实现TiO2粒子与水的彻底分离，且分离后TiO2催化活性与初次使用相当。研究表明超滤用于悬浮光催化体系的固液分离及催化剂再用是可行的。     

CuO／TiO2-H2O2自然光催化降解印染废水的影响因素

以水解法制备具有锐钛矿晶型结构的TiO2，并负载CuO2在自然光照射下，研究印染废水的光催化脱色效果及pH、H2O2用量以及CuO／TiO2用量等影响因素。实验结果表明，在自然光照射下，用CuO／TiO2降解500mL印染废水的最佳条件是：pH值为11，CuO／TiO2用量为0．05g，H2O2用量为5mL，反应时间为3h。     

光催化氧化深度处理电镀有机废水的工程化实验

采用光催化氧化联用技术对电镀有机废水进行深度处理工程化实验。探讨了uV、uV＋H2O3、uV＋H2O2＋TiO2、uV＋H2O2＋FeSO4、uV＋H2O2＋FeSO4＋TiO2、uV＋O3＋TiO2和uV＋03＋TiO2＋H2O2等体系对废水有机污染物去除率的影响。结果表明，相较于其他反应体系，uV＋O3＋TiO2＋H2O2体系具有更好的氧化效果，经碳滤处理后去除率达到90％以上，最终出水水质满足GB18918-20O2-级标准（A标准）的要求。实际运行项目偿还期5．33年，NPV〉0，内部收益率大于基准值10％。研究表明，uV＋O3＋TiO2＋H2O，体系能降低加药量，工作量及运行成本。可为电镀企业实际废水处理提供现实依据，为优化电镀废水的处理工艺提供参考。     

TiO2光催化降解水中苯酚的试验研究

以悬浆态TiO2为光催化剂，在紫外光催化反应器中，进行了苯酚溶液的动态光催化降解性能的研究，考察了TiO2用量、TiO2焙烧温度、溶液pH值以及循环流量对苯酚光催化降解的影响。结果表明，TiO2用量1．0g／L，TiO2焙烧温度450℃，循环流量20L／h，紫外光照反应5h，苯酚去除率为71．2％。     

负载型Mn-Ce／TiO2催化剂的制备及其低温脱硝活性

以成型TiO2作为载体，通过浸渍法制备了Mn-Ce／TiO2低温SCR催化剂，并系统研究了制备方法、煅烧条件、活性组分担载量、Mn含量等参数对催化剂催化还原NO性能的影响。结果表明，煅烧温度的升高会促使活性组分结晶度的提高，从而引起催化活性的降低，在500℃和600℃下所得Mn-Ce／TiO2催化剂活性组分为无定型态，表现出较高的脱硝活性。活性组分担载量的增加有利于催化活性的提高。Mn含量对Mn-Ce／TiO2催化剂的活性有较大影响，当Mn／（Mn＋Ce）摩尔比为40％和85％时，催化剂活性最高。     

掺Ni^2＋的TiO2颗粒光催化性能的研究

通过溶胶．凝胶法制备掺杂Ni^2＋的纳米TiO2，并用XRD和TEM进行了表征，发现Ni^2＋的掺杂减小了TiO2颗粒的粒径，Ni2＋／TiO2晶型为锐钛型。通过对目标物罗丹明B的光催化降解实验，发现Ni^2＋的掺杂提高了TiO2的光催化活性，其降解罗丹明B的反应遵从一级反应动力学方程，Ni^2＋惨杂量为1．2％时的光催化活性最高。     

TiO／NiFe2O4磁性纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

先用水热法制备了纳米级NiFe2O4磁核，然后采用均匀沉淀法在NiFe2O4磁核表面包覆TiO2，制备了一种新型磁性纳米光催化剂TiO2／NiFe2O4。通过实验确定了制备TiO2／NiFe2O4的最佳Ti／Ni（摩尔比）为30／1，用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、紫外-可见（UV—Vis）漫反射、热重一差示扫描量热分析（TG-DSC）、磁力学测试等手段对其进行了表征。以甲基橙的水溶液为模拟污染物，评价了TiO2／NiFe2O4的光催化性能，在光照2h后，甲基橙的脱色率可达98．5％。研究结果表明，TiO2／NiFe2O4是一种可重复使用的高效光催化剂。     

TiO2纳米管的水热合成表征及其光催化性能研究

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.     

负载型Ti02／活性炭光催化灭活大肠杆菌（E．coli）的研究

以大肠杆菌（Escherichia coli JM 109）为研究对象，通过细菌的灭活实验研究负载型TiO2／活性炭（TiO2／AC）的灭菌性能，并利用XRD、BET和SEM对材料的晶型、晶粒尺寸、比表面积和吸附在材料上的细菌分布形态及数量进行分析。结果表明：吸附在TiO：／AC上的大肠杆菌数比吸附在活性炭和TiO2都多。TiO2／AC对E．coli光催化灭活率比TiO2粉末和P25高，制备材料的热处理温度500℃和光催化反应中光强40W都分别使TiO2／AC的光催化活性达到最大，在光催化灭活E．coli过程中，KH2PO4使催化剂活性降低程度比NaHCO3大，而两者使TiO2／AC催化活性降低程度比Ti02小，但NaHCO3对催化活性的影响是可逆的。     

臭氧与TiO2/UV协同降解对氯苯酚

利用O3／UV、TiO2／UV和O3／TiO2／UV降解对氯苯酚表明，臭氧与TiO2／UV具有明显的协同作用，如在本实验条件下降解5min后，上述3者对对氯苯酚的去除率分别为55％、10％和77%。O3／TiO2／UV协同作用的本质是由于臭氧能带走二氧化钛光致电子空穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解。     

掺银TiO2光催化降解活性艳红X-3B的研究

通过活性艳红X-3B的光降解，评价了掺银改性TiO2的光催化活性。研究结果表明，适量的银离子掺杂可显著提高TiO2的光催化活性。掺银TiO2光降解X-3B反应的动力学符合Langmuir—Hinshelhood模型，掺银改性能使TiO2对太阳光的利用率有极大提高。