漂浮负载型光催化剂制备及降解草甘膦研究

以漂珠(FP)为载体,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了漂浮负载型CdS/TiO2/FP复合膜光催化剂,通过SEM、XRD对其结构进行了表征.以甘草膦农药的光催化降解为模型反应,使用不同光源研究了CdS/TiO2/FP的光催化性能,探讨了影响催化剂活性的因素及采用太阳光做光源处理草甘膦的可行性.结果表明,经4层镀膜500℃热处理的20%(w/w)CdS/TiO2/FP光催化剂具有良好的光催化性能,最佳降解条件为:催化剂加入量3 g/L,初始pH 7～9,Fe2 浓度为2.0×10-3 mol/L.通气量200 mL/min.在最佳条件下,对135 mg/L草甘膦溶液降解率可以分别达到96.3%(125 W高压汞灯,60 min)和82.4%(太阳光,180 min).     

碳纳米管/钒酸铋光催化降解盐酸四环素

采用静电纺丝技术制备了碳纳米管/钒酸铋(CNTs/BiVO_4)光催化剂,利用SEM、XRD和UV-vis漫反射光谱对催化剂进行了表征。通过对盐酸四环素的降解,研究了CNTs/BiVO_4在模拟可见光下的光催化降解性能,考察了pH对光降解率的影响,分析了不同活性基团在光催化过程中的作用。结果表明,制备出的CNTs/BiVO_4具有较高可见光响应,且CNTs与BiVO_4结合紧密,形成了单斜晶型支架结构。与BiVO_4相比,CNTs/BiVO_4光降解盐酸四环素的活性显著增强,催化性能提高的原因可能是由于催化剂中光生电子-空穴的高效分离造成的;同时发现随着溶液pH的增大,盐酸四环素的降解率减小。添加捕获剂的实验结果表明:空穴在CNTs/BiVO_4光催化降解盐酸四环素的过程中起主导作用;但随着辐照时间的延长,·OH的作用越来越明显。     

新型光-类芬顿催化剂纳米FeVO_4的制备及其对盐酸四环素的降解性能

采用水热法制备新型光-类芬顿纳米钒酸铁,通过X射线衍射(XRD)、粒径和比表面积(BET)对产物进行表征。以盐酸四环素模拟废水,通过光-类芬顿体系下对盐酸四环素的催化降解效果评价钒酸铁的催化活性,研究分析光源、盐酸四环素初始浓度、pH值、FeVO_4的用量以及H_2O_2的用量对盐酸四环素催化降解性能的影响。结果表明,在可见光下,盐酸四环素初始浓度为50 mg·L~(-1),pH值为7,H2O2的用量为60μL时,1.5 g·L~(-1)纳米钒酸铁,经过120 min反应后降解率为97.63%。     

Ba/TiO2/MCM-41光催化降解对硝基苯甲酸

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂与负载相结合的光催化剂Ba/TiO2/MCM-41。结果表明:Ba/TiO2/MCM-41是一种比表面积高达341.2 m2/g的介孔材料,主要晶相为锐钛矿相,比P25有更强的紫外光吸收。将Ba/TiO2/MCM-41用于光催化氧化水中的对硝基苯甲酸,当催化剂投加量为0.5 g/L,对硝基苯甲酸初始pH为4、浓度为2×10-4mol/L时,紫外光照30 min后,对硝基苯甲酸降解率达到96.0%。用紫外光谱、红外光谱和高效液相色谱分析对硝基苯甲酸降解前后的变化,发现随着光照时间延长,苯环上的硝基、羧基吸收峰逐渐减弱;对硝基苯甲酸首先被降解为一些中间小分子产物,随着反应进行,小分子物质也逐渐被降解。     

Ba/TiO_2/MCM-41光催化降解对硝基苯甲酸

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂与负载相结合的光催化剂Ba/TiO2/MCM-41。结果表明：Ba/TiO2/MCM-41是一种比表面积高达341.2 m2/g的介孔材料,主要晶相为锐钛矿相,比P25有更强的紫外光吸收。将Ba/TiO2/MCM-41用于光催化氧化水中的对硝基苯甲酸,当催化剂投加量为0.5 g/L,对硝基苯甲酸初始pH为4、浓度为2×10-4mol/L时,紫外光照30 min后,对硝基苯甲酸降解率达到96.0%。用紫外光谱、红外光谱和高效液相色谱分析对硝基苯甲酸降解前后的变化,发现随着光照时间延长,苯环上的硝基、羧基吸收峰逐渐减弱;对硝基苯甲酸首先被降解为一些中间小分子产物,随着反应进行,小分子物质也逐渐被降解。     

固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的研究

研究了负载于玻璃上的固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果,探讨了TiO2膜光催化降解三氯乙醛的机理,考察了溶液pH值和三氯乙醛初始浓度埘TiO2膜光催化降解三氯乙醛的影响,并研究了固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的动力学.结果表明,固定化催化剂TiO2膜光催化降解水中三氯乙醛的效果良好,当三氯乙醛初始浓度为2.25 mg/L时,在紫外光照时间3 h下,三氯乙醛的降解率高达100%.在相司紫外光照时间下,三氯乙醛的光催化降解率随着三氯乙醛初始浓度的增大而下降.在溶液pH=6.5时,三氯乙醛的降解效率最高.固定化催化剂TiO2膜光催化降解三氯乙醛的反应遵循一级反应动力学,反应速率常数随三氯乙醛初始浓度的增大而减小.     

TiO2/EP光催化降解水体中微污染磺胺嘧啶的研究

制备了膨胀珍珠岩（EP）为载体的TiO2催化剂（TiO2/EP）,对使用较为广泛的抗生素磺胺嘧啶（SDZ）进行了光催化降解研究,探讨了TiO2的负载量、溶液的初始浓度、初始pH、无机离子（HCO3^-、SO4^2-和Cl^-）和腐殖酸（HA）对SDZ降解效果的影响。结果表明：SDZ的光催化降解符合一级反应动力学方程;当TiO2最佳负载量为20 wt%,SDZ浓度为5 mg/L,pH=6.7,紫外光照射强度为1 000μW/cm^2,反应时间为45 min时,SDZ的降解率达到96%;HCO3^-在低浓度时能促进SDZ的光催化降解,高浓度时促进作用不明显;SO4^2-和Cl^-对SDZ的光催化降解有轻微的抑制作用;HA对SDZ光催化降解有显著的抑制作用,浓度越高,抑制作用越强。UV-TiO2/EP是一种去除水体中微污染SDZ的有效方法。     

CF-TiO2的制备及其在模拟太阳光下的光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和氟化钠分别为碳源和氟源,采用溶胶-凝胶法制备了CF-TiO2光催化剂,并对其进行了SEM、XRD、N2吸附、XPS、UV-visDRS和PL表征。研究了CF-TiO2在模拟太阳光下光催化降解亚甲基蓝溶液的活性,并讨论了氟掺杂量以及CTAB加入量对催化性能的影响。结果表明,CF-TiO2为锐钛矿型,孔结构丰富、比表面积大,氟碳共掺后使TiO2光催化剂的禁带宽度变窄为2.40 eV,在可见光区吸收增强,有效提高TiO2在模拟太阳光下的光催化活性,而且当n(F/Ti)(氟钛摩尔比)为0.1,加入碳源CTAB量为2 g时,其光催化活性最好。     

天然沸石负载TiO2光催化降解敌敌畏和对硫磷

以钛酸丁酯为原料,以天然沸石作载体负载TiO2制备光催化剂;并采用高压汞灯为光源,用负载型TiO2光催化降解敌敌畏和对硫磷.结果表明,浓度为1.2×10-4mol/L的农药光照2 h左右可完全被光催化氧化为PO3-4.同时,还研究了合成光催化剂的处理温度、溶液的初始pH值、过氧化氢浓度等对负载TiO2光催化降解的影响.     

TiO2微球光催化降解腐植酸钠

以阳离子交换树脂为模板,采用溶胶-凝胶法以四氯化钛为原料制备TiO2微球,采用XRD,FTIR,SEM对样品进行了表征。微球中主要组分是锐钛矿型TiO2,同时掺杂有少量Na+,SO24-等离子,比TiO2粉末具有更好的光催化性能,具备重复使用的能力,使用寿命较长,可作为一种有实用价值的光催化剂。在300 W高压汞灯下采用二氧化钛微球催化降解腐植酸钠,分析了催化剂投加量和反应时间对降解率的影响。腐植酸钠的光催化降解实验结果表明:初始浓度为10 mg/L的腐植酸钠在碱性条件,催化剂投加量为2.5 g/L,反应时间为3 h时最为适宜,最大降解率可达到96.51%。     

介孔TiO2的制备及光催化降解有机染料的研究

以十六烷基三甲基溴化胺为模板剂,用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2,用x射线衍射、透射电子显微镜、热重/差热分析及氮气吸附等方法对其进行了分析表征,并用偶氮染料阳离子红X-GRL为目标污染物分析了它的光催化活性.实验结果表明,450℃热处理后的介孔TiO2是锐钛矿型的,平均孔径为18 nm.氮气吸附曲线呈典型的介孔材料Ⅳ型吸附等温线特征.由于介孔TiO2具有较大的比表面积,因此表现出比非介孔TiO2高的光催化活性.     

TiO_2/EP光催化降解水体中微污染磺胺嘧啶的研究

制备了膨胀珍珠岩(EP)为载体的TiO2催化剂(TiO2/EP),对使用较为广泛的抗生素磺胺嘧啶(SDZ)进行了光催化降解研究,探讨了TiO2的负载量、溶液的初始浓度、初始pH、无机离子(HCO3-、SO42-和Cl-)和腐殖酸(HA)对SDZ降解效果的影响。结果表明:SDZ的光催化降解符合一级反应动力学方程;当TiO2最佳负载量为20 wt%,SDZ浓度为5 mg/L,pH=6.7,紫外光照射强度为1 000μW/cm2,反应时间为45 min时,SDZ的降解率达到96%;HCO3-在低浓度时能促进SDZ的光催化降解,高浓度时促进作用不明显;SO42-和Cl-对SDZ的光催化降解有轻微的抑制作用;HA对SDZ光催化降解有显著的抑制作用,浓度越高,抑制作用越强。UV-TiO2/EP是一种去除水体中微污染SDZ的有效方法。     

Fe_3O_4@SiO_2/TiO_2核壳结构纳米颗粒降解TNT溶液

针对TNT炸药废水具有成分复杂、排放量大、有毒等特点,立足于炸药废水在排放前的降解处理,研究开发一种基于核壳结构Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒的高效、可控回收、无二次污染且成本低的光催化降解方法。利用高温碳还原法和溶胶凝胶法制备了具有核壳结构的Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒。XRD分析表明,内核Fe3O4呈现磁铁矿特征,表面覆盖的纳米TiO2为锐钛矿型。磁滞回线测试结果显示,复合颗粒的饱和磁化强度为46.5 emu/g,N2吸附-解吸分析结果表明,该颗粒具有典型的介孔结构。使用Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒在紫外光下对含TNT废水进行降解,降解率达到81.9%,且颗粒的回收率达到88.4%,为实现高效、可控回收、无二次污染光催化-吸附降解TNT奠定了基础。     

TiO_2/AC复合催化剂的制备及其对六氯苯的光催化降解性能研究

以颗粒活性炭（AC）和钛酸丁酯为原料,采用微波辐射法制备TiO2/AC复合光催化剂,并对制备的催化剂进行了表征;采用该催化剂对六氯苯进行光催化降解,确定了六氯苯降解的最佳工艺条件,并就几种外加试剂对TiO2/AC光催化降解六氯苯的强化作用进行了探讨。结果表明,制备的催化剂中TiO2均匀分布在活性炭表面、呈单一的锐钛矿晶型,晶粒生长完善。该催化剂催化降解六氯苯的最佳工艺条件为：pH值为5、TiO2负载量为18.2%、TiO2/AC投加量为0.4 g/L、反应时间为60 min。在此条件下,六氯苯降解效率达90.3%。添加适量的H2O2、AgNO3、K2S2O8、KIO4和KMnO4均能提高TiO2/活性炭对六氯苯的光催化降解效率。5种外加试剂的适宜添加量分别为0.3%、1.0、1.0、0.1和0.1 mmol/L,对TiO2/AC光催化效率的强化作用大小顺序为：H2O2〉AgNO3〉K2S2O8〉KMnO4〉KIO4。     

TiO_2微球光催化降解腐植酸钠

以阳离子交换树脂为模板,采用溶胶-凝胶法以四氯化钛为原料制备TiO2微球,采用XRD,FTIR,SEM对样品进行了表征。微球中主要组分是锐钛矿型TiO2,同时掺杂有少量Na＋,SO24-等离子,比TiO2粉末具有更好的光催化性能,具备重复使用的能力,使用寿命较长,可作为一种有实用价值的光催化剂。在300 W高压汞灯下采用二氧化钛微球催化降解腐植酸钠,分析了催化剂投加量和反应时间对降解率的影响。腐植酸钠的光催化降解实验结果表明：初始浓度为10 mg/L的腐植酸钠在碱性条件,催化剂投加量为2.5 g/L,反应时间为3 h时最为适宜,最大降解率可达到96.51%。     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料,空心微珠为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/beads光催化剂载体,然后浸渍法制备出H4SiW12O40/TiO2/beads表面负载修饰型复合光催化剂,并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H4SiW12O40/TiO2/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性,考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明,在中性条件下,H4SiW12O40/TiO2/beads催化剂的投加量为0.25 g/L,浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

光催化降解模拟室内挥发性有机污染物研究

用浸渍-提拉法制备玻璃弹簧负载型TiO2薄膜催化剂,在自制的反应器中进行光催化降解由丙酮、甲苯、对二甲苯组成的模拟室内挥发性有机污染物VOCs研究.研究发现:催化剂中掺杂金属离子能影响催化剂的降解效果,降解效果依次为掺铈TiO2＞纯TiO2＞掺银TiO2;气体流量显著影响降解效果,丙酮、甲苯和对二甲苯的最佳降解流量分别为3、5、7 L/min;混合气体中非对称性的极性分子的降解效率高于对称性分子,导致丙酮、对二甲苯组分降解率降低,甲苯降解率增高.     

负载型TiO_2/MCM-41催化剂在光催化-膜分离耦合工艺中的性能

采用溶胶4疑胶法制备了以介孔MCM41分子筛为载体的TiO_2/MCM41催化剂,并通过光催化降解酸性红B废水对其在光催化4莫分离耦合工艺中的光催化降解性能和膜污染影响进行了研究。结果表明:TiO2/MCM^l催化剂的废水降解率随TiO_2负载量増加、MCM41分子筛粒径减小和TiO_2/MCM41催化剂粒径减小而呈现出先増大后降低的趋势而膜通量衰减率在TiO_2负载量为80%时最低、同时呈现出随MCM41分子筛粒径减小而先降低后増大以及随TiO_2/MCM41催化剂粒径减小而不断増大的变化规律,适宜的MCM41分子筛粒径、TiO_2/MCM41催化剂的TiO_2负载量和TiO_2/MCM41催化剂粒径分别为0.61μm、30%和11.26 TiO_2/MCM-41催化剂的光催化降解性能优于商业TiO_2的,而膜污染则低于商业TiO_2的。     

SO_4~（2-）/TiO_2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明：随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温（〈550℃）焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时（〉550℃）SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。