可见光活性Fe_3O_4@SiO_2/AgBr的合成及其杀菌性能与机理

研究合成了具有可见光活性的磁性纳米材料Fe_3O_4@SiO_2/AgBr,并对合成的复合材料进行了表征。Fe_3O_4@SiO_2/AgBr为球形,直径为15 nm,饱和磁性强度达54 emu·g~(-1)。复合材料在可见光下具有优异的杀菌性能,初始浓度为1.5×107个·m L~(-1)的E.coli ATCC15597(E.coli)可以在2 h内被完全灭活。复合材料在可见光下的杀菌机理主要是由于在可见光下能够产生多种活性物质,其中H_2O_2、O~-_2和e-是起主要作用的活性物质。水中的腐殖酸能够抑制复合材料的杀菌性能,但是在5 mg·L~(-1)腐殖酸存在的条件下,复合材料的杀菌效率依然可以达到99%以上。此外,复合材料具有很好的重复利用性能,将反应时间延长到2.5 h,5个重复利用循环中的细菌均能被完全灭活。     

二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备及对苯的降解性能

研究了光催化降解挥发性有机化合物过程中催化剂二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备以及该催化剂对苯的光催化性能。首先采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料二氧化钛/碳纳米管,然后利用壳聚糖作为交联剂,制得二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖复合材料催化薄膜。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)透射电镜扫描(TEM)和紫外-可见光漫反射(UV-Vis)等技术分析了复合材料薄膜的组成、结构、形貌和对光的吸收性能,然后使用该催化剂对室内常见的污染物苯进行降解,并在同样的实验条件下,使用催化剂二氧化钛(P25)/壳聚糖对苯进行降解,对两者催化性能进行对比,结果表明,二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖对苯有更强的吸附能力和更高的催化活性。     

TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用混合泥浆法制备了TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料作为光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对其进行了表征分析,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2负载量的增加有利于提高TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的光催化活性,但是,TiO_2负载量过多使得附着在粉煤灰漂珠表面的TiO_2呈蓬松状态,在重复使用过程中容易脱落,导致光催化活性下降;粉煤灰漂珠表面负载的TiO_2为锐钛矿型;TiO_2与粉煤灰漂珠没有发生化学键合,只是以物理吸附的形式相结合。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的TiO_2最佳负载量为28.57%(质量分数),随着罗丹明B溶液pH升高,光催化活性增强。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料循环使用5次,对罗丹明B的降解率基本都保持在70%以上,无机阴离子的加入有利于光催化活性的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化活性产生抑制作用。     

纳米TiO2光催化氧化去除水中痕量双氯芬酸的研究

以TiCl4为前驱体,采用水解法经不同温度煅烧制备了具有不同理化性能的纳米TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、物理吸附仪、紫外—可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对纳米TiO2的晶相结构、粒径、孔径分布以及禁带宽度等进行了表征。以蒸馏水配制的双氯芬酸溶液为目标物,进行了纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的活性测试,研究了纳米TiO2的理化性能与光催化氧化活性之间的关系。结果表明,经400℃煅烧制得的纳米TiO2样品具有最高的光催化氧化活性,其在紫外光照射60min下对双氯芬酸的去除率为98%左右,比单独紫外光照射高出85百分点。纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的反应近似一级反应动力学模型,其中经400℃煅烧制得的纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的表观反应速率常数为0.054 54min-1,是普通商用TiO2的2倍左右,与德国Degussa P-25TiO2的光催化氧化活性最相近。     

TiO_2/PANI/Fe_3O_4光催化磁流体的全流态合成及其光催化和磁回收性能

以Fe_3O_4磁流体为磁核,经微乳液聚合包覆聚苯胺后制成催化剂载体,再采用低温水热法合成TiO_2并使其负载于载体表面,不经过烘干、研磨等步骤,在全程流态的情况下制备出具有复合结构的TiO_2/PANI/Fe_3O_4光催化磁流体。用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)对样品的物相组成、形貌、表面性质和磁学性质进行了表征。以苯酚为模拟污染物,评价其光催化活性;通过自制的磁回收装置,考察其磁回收特性。结果表明:在表面活性剂以及微乳液聚合法的作用下,合成反应过程中的团聚现象得到有效的抑制。在不经过烘干、研磨的条件下,制备出了颗粒均匀、催化活性和磁回收性能良好的TiO_2/PANI/Fe_3O_4光催化磁流体。不仅简化了合成的步骤,同时也避免了研磨等物理作用对催化剂结构的破坏,为光催化磁流体的合成提供了新的思路。     

微乳液法合成掺硫纳米TiO2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能.烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是...     

可见光下亚微米Cu_2O微球光催化去除铜绿微囊藻

以乙酸铜为铜源、乙二醇和葡萄糖为还原剂,采用溶剂热法制备亚微米Cu_2O微球,并用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构进行表征;通过藻细胞的内含物含量、生长代谢活性、形态的变化和藻细胞膜脂质过氧化分析,研究了亚微米Cu_2O微球在可见光下去除铜绿微囊藻的性能。结果表明:亚微米Cu_2O微球由10nm左右的Cu_2O纳米粒子聚集形成;在可见光下,亚微米Cu_2O微球的加入量为0.4g/L,3h后叶绿素a去除率可达到80.4%;亚微米Cu_2O微球通过光催化作用破坏藻细胞膜、降解藻细胞内含物、降低藻细胞代谢活性和破坏藻细胞形态,从而产生抑藻作用。     

核壳异质结催化剂BiOCl/F-TiO2可见光催化降解4-氯酚

利用光催化技术降解4-氯酚,是缓解含氯酚类水污染的有效方法之一。采用两步水热法制备了F掺杂的TiO_2纳米片F-TiO_2复合BiOCl微球的核壳异质结催化剂BiOCl/F-TiO_2。当BiOCl∶F-TiO_2为1.0∶5.0(摩尔比)时,催化剂表现出最高的光催化活性。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、紫外—可见(UV-Vis)吸收光谱、Mott-Schottky曲线和电流—时间曲线等表征结果,可以推断BiOCl和F-TiO_2之间形成的p-n异质结能有效分离光生电子和空穴,是催化剂高效活性的主要原因。     

Mg-Al-LDHs复合促进CdS光催化剂的可见光催化活性

采用过饱和沉淀法制备了镁铝层状双氢氧化物(Mg-Al-LDHs)载体,并通过水热法将高分散纳米CdS粒子负载于其上,得到了可见光响应和高活性的CdS/Mg-Al-LDHs复合光催化材料。通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和BET等技术对催化剂进行了表征。结果表明,水热过程中,CdS纳米粒子的插层使Mg-Al-LDHs发生了剥离,由于剥离态Mg-AlLDHs较大的负载表面,与纯CdS纳米颗粒相比,负载的CdS纳米粒子的分散度较高、晶粒粒径较小且光吸收明显蓝移,这不仅增加了复合催化剂的活性位点,而且提高了负载CdS纳米粒子的光生电子-空穴对的氧化还原能力,从而使复合催化剂具有较高的反应活性。可见光条件下(λ420 nm),CdS/Mg-Al-LDHs复合材料光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性明显高于纯CdS,当CdS的负载量为50%时,降解MB的活性与纯CdS相比提高了2.4倍。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe3+掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计(L25(53))优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe3+掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10-3min-1,反应4 h后MB的降解率(Dt)可达75.88%,相同实验条件下与P25(1.51×10-3min-1)相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。     

钇掺杂纳米氧化锌的光催化性能

以醋酸锌和硝酸钇为原料,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钇的ZnO纳米粉体。以甲基橙为目标降解物,考察了不同掺钇量的纳米ZnO的光催化性能。用X射线衍射仪、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,钇的掺入提高了ZnO的光催化活性,钇锌摩尔比为0.23%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94.5%,相比于未掺杂的ZnO提高了9.5%。     

异质结光催化剂SnS_2/g-C_3N_4的光催化性能研究

以尿素为前驱体,采用热解法合成了石墨相g-C_3N_4;以SnCl_4·5H_2O和硫代乙酰胺为前驱体,采用水热法合成超薄六边形SnS_2纳米片。再将SnS_2与g-C_3N_4以不同质量比复合,采用简便的超声分散法制备了超薄的SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂。采用紫外—可见漫反射光谱(UV—VisDRS)、紫外—可见光谱(UV—Vis)等对其进行了表征。通过甲基橙的可见光催化降解,评价了SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂的可见光催化活性。当SnS_2与g-C_3N_4质量比为0.05时,SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂的光催化活性最高,在该条件下,可见光照射1h,甲基橙的光催化脱色率达到48.2%。     

Ag~+-TiO_2/AC复合材料的可见光吸附-光催化协同作用

采用水热法制备活性炭负载银掺杂纳米Ti O2复合材料(Ag+-Ti O2/AC),对样品进行了TEM、XRD、FT-IR和UV-Vis表征,分析了Ag+-Ti O2/AC的微结构、吸收谱特性和掺杂银离子后的半导体带隙变化,并研究了其在可见光下对甲基橙溶液(MO)的降解性能。结果表明,水热法不需要高温处理即可得到高活性的锐钛矿相纳米Ti O2,Ag+掺杂和AC负载均明显提高Ti O2光催化剂的光催化活性,在可见光下光照180 min,0.2 g/L的Ag+-Ti O2/AC对10 mg/L的甲基橙溶液的降解率为73.7%,主要由于存在持续的活性炭局域强吸附-Ti O2光催化降解协同作用,明显提高了甲基橙的降解效率。     

CdIn2S4/复合材料的制备及光降解罗丹明B

利用高压静电纺丝技术,制得含有羧基的导电聚合物纤维(聚偏氟乙烯/苯乙烯-马来酸酐共聚物/纳米石墨),高温水热条件下在纤维表面制备CdIn2S4颗粒,得到CdIn2S4/导电聚合物纤维复合材料。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和热失重分析仪(TGA)对复合材料的结构进行表征。并利用350 W氙灯模拟太阳光进行光催化降解罗丹明B。结果发现,CdIn2S4/导电聚合物纤维复合材料的降解效率高于CdIn2S4粉体和Degussa P25 TiO2粉体,光催化降解3 h,罗丹明B的降解率为96.2%。     

微乳液法合成掺硫纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是提高,然后迅速降低;在600℃烧结2 h时催化剂的降解性能达到最佳。掺杂硫可提高TiO2的光催化活性,随着掺杂量的增加,催化剂对甲基橙的降解率先快速增加然后缓慢降低,当掺杂量为S/Ti（摩尔比）=0.01∶1时TiO2的光催化降解效果最好。催化剂在用量较小时迅速提高TiO2的光催化降解性能,而后随着用量的增大反而降低,当催化剂用量为1.5 g/L时,对甲基橙的降解效果最好。     

纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂的制备及处理染料废水

以硫酸钛为原料,采用共沉淀法,制备了一系列纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂,采用XRD和FTIR对样品进行表征。通过紫外光照射亚甲基蓝溶液光催化降解实验,研究石墨烯的加入量对TiO2光催化性能的影响,结果表明,TiO2-GO-5具有最佳的光催化性能。在pH=6.00、TiO2-GO-5的投加量为0.070 g/50 mL、光照3 h条件下,100 mg/L亚甲基蓝溶液的脱色率达到最大值为90.52%。     

铁酸锰纳米球修饰石墨相氮化碳光催化活化过一硫酸盐去除双酚A

采用水热法制备了铁酸锰(MnFe_2O_4)纳米球修饰的石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合光催化剂(MnFe_2O_4/g-C_3N_4),并对其光催化活化过一硫酸盐(PMS)去除内分泌干扰物双酚A(BPA)的性能进行探究。考察了PMS浓度、MnFe_2O_4负载量、催化剂投加量及pH对双酚A去除的影响。XRD、SEM、TEM及FT-IR等结果证明,MnFe_2O_4纳米球已成功负载于g-C_3N_4。光催化实验结果表明,与单独g-C_3N_4相比,MnFe_2O_4/g-C_3N_4光催化活性有明显提升。同时,PMS的加入可进一步大幅提高该复合光催化剂的光催化性能。当PMS浓度为1 mmol·L~(-1)、MnFe_2O_4负载量为20%及催化剂投加量为0.5 g·L~(-1)时,复合催化剂光催化活性最佳,反应2 h后,BPA的去除率达到98%。光电化学测试结果表明,引入MnFe_2O_4后可提升g-C_3N_4光生载流子分离能力。重复性实验结果表明该复合光催化剂具备较好的稳定性。本研究可为新型高效光催化体系的开发及其在环境污染控制领域的应用提供参考。     

FeOOH/g-C3N4异质光催化剂耦合过硫酸盐降解环丙沙星

采用原位沉淀法制备了FeOOH/g-C3N4异质光催化剂,并通过耦合过一硫酸盐(PMS)建立了多反应耦合型高级氧化体系,在此体系下考察了其对环丙沙星(CIP)的去除性能.在催化剂/可见光/PMS反应体系下,相对于g-C3N4,FeOOH/g-C3N4的催化性能明显提高,其中5％ FeOOH/g-C3N4表现出最优异的催化性能,表明FeOOH的耦合提高了g-C3N4的光催化活性,且光催化+PMS活化体系加速了污染物的降解.此外,分别考察了FeOOH负载量、催化剂投加量、pH等因素对CIP降解性能的影响.结果 表明:在催化剂投加量为0.4 g·L-1、pH为9.0时,5％ FeOOH/g-C3N4对CIP的降解率达到72.34％.使用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等分析方法对催化剂进行了表征,FeOOH的复合显著增强了g-C3N4的光吸收能力,提高了其光催化活性.最后,基于实验数据与活性物种捕获实验,初步提出了FeOOH/g-C3N4对CIP催化降解的可能机理.     

La2O3/ZnO/TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La2O3/ZnO/TiO2复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La2O3/ZnO/TiO2的光催化性能.结果表明:当锌和镧的掺杂量w(zno)=20%,w(La2O3)=0.5%,煅烧温度为500℃时,La2O3/ZnO/TiO2复合光催化剂的光催化活件最高;当催化荆投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La2O3/ZnO/TiO2对活性艳红K-2BP的降解效果最好.实验证明.La2O3/ZnO/TiO2对活性艳红K-2BP的降解遵从Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k=11.5 mg/(L·min);吸附常数K=2.88×10-2L/mg.     

固定化菌藻微球的制备、表征及其对富营养化湖水的修复

以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为主要包埋材料,以活性炭、SiO2和CaCO3作添加剂,采用普通小球藻(Chlorella vulgaris)和活性污泥制备固定化菌藻微球。采用正交实验对微球的制备条件进行了优化,并对最优化条件下制得的微球进行了表征,还考察了固定化菌藻微球对某富营养化湖水的修复效果。结果表明,固定化菌藻微球的最优化制备条件为:PVA用量10%(m/v),微生物包埋量15 mL,海藻酸钠用量0.6%(m/v),氯化钙浓度2.0%(m/v)。制得的微球具有较大的比表面积,内部呈网状结构,孔径分布均匀,中孔居多,适合小球藻和微生物生长。采用固定化菌藻微球可有效修复上述湖泊的实际富营养化湖水,微球可重复使用3~4个循环,在前4个循环中,每个循环历时96 h,TN平均去除率达80%以上;TP平均去除率达90%以上;COD平均去除率达85%以上,表明固定化菌藻微球在富营养化湖水的修复方面具有潜在的应用价值。