Cu2O-g-C3N4异质结催化剂光催化降解甲基橙

采用水热还原法和高温煅烧法将Cu₂O生长到石墨型氮化碳（g-C₃N₄）表面,制得Cu₂O-g-C₃N₄异质结复合光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM、DRS、PL、BET等技术对催化剂进行了表征,研究了Cu₂O-g-C₃N₄降解甲基橙的光催化性能及主要活性物种。实验和表征结果表明： Cu₂O与g-C₃N₄面面接触,两相间化学作用强烈;Cu₂O-g-C₃N₄催化剂能有效利用太阳光,电子-空穴得到有效分离;当n（Cu₂O）∶n（g-C₃N₄）=5∶1时,Cu₂O-g-C₃N₄催化剂的活性最佳,在可见光下反应30 min时,甲基橙降解率达84.1%;Cu₂O-g-C₃N₄具有较好的活性稳定性,重复使用6次,甲基橙降解率降至64.7%;电子-空穴是Cu₂O-g-C₃N₄光催化降解甲基橙的主要活性物种。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体，先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间，再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上，制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物，考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性，拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明，在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下，TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT，大幅提高了催化剂的光催化效率，反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

活性碳纤维负载纳米TiO_2光催化材料的制备

采用浸渍液中添加环氧树脂黏结剂并高温热处理的方法,制备出活性碳纤维(ACF)负载纳米TiO2光催化材料。对光催化材料的表面形貌和TiO2晶相进行了表征,发现所制备的光催化材料很好地保持了m(锐钛矿型)∶m(金红石型)为79∶21的混晶结构。评价了光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。结果表明,当浸渍液中黏结剂质量浓度为5g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料失重率较低,表明TiO2的负载强度较高。浸渍液中黏结剂质量浓度为15g/L时,ACF上TiO2负载率最高,为65%。当浸渍液中黏结剂质量浓度为25g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料对亚甲基蓝的降解率最高,反应120min时,亚甲基蓝降解率均接近100%。     

磁载光催化剂ZnO/SiO_2-Fe_3O_4的光催化活性

采用液相沉积法制备出了纳米SiO_2-Fe_3O_4复合粒子,并在其表面负载ZnO,得到了易于磁性固液分离的磁载光催化剂ZnO/SiO_2-Fe_3O_4,并通过傅立叶红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电子显微镜等对光催化剂进行了表征.以亚甲基蓝为目标降解物,研究了光催化剂在紫外光下的光催化活性.实验结果表明,在Fe_3O_4和ZnO之间包覆一层无定形SiO_2可使亚甲基蓝降解率由20.34%提高到94.52%,所制备的ZnO/SiO_2-Fe_3O_4在3次重复使用后仍能保持较好的光催化性能.     

水热处理温度对TiO2/Al2O3膜催化剂光催化性能的影响

采用阳极氧化—水热处理法制备了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂，研究了水热处理温度对该催化剂膜层TiO₂晶相转变和形貌特征的影响，并以甲基橙溶液为模拟染料废水，考察了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂的光催化性能。表征结果显示：该催化剂的膜层具有规整的孔径分布；经水热处理后，该催化剂的比表面积明显增大，当处理温度高于300℃时，膜层出现结焦封孔现象。实验结果表明：采用TiO₂/Al₂O₃膜光催化降解甲基橙，在反应时间为120 min、反应温度为35℃、TiO₂/Al₂O₃用量为8.8 g/L、甲基橙溶液质量浓度为200 mg/L的条件下，甲基橙降解率为85.3%;TiO₂/Al₂O₃重复使用7次后，甲基橙降解率为74.2%，表现出良好的光催化性能。     

α-Fe2O3/γ-Fe2O3/Cu2O的制备及其对橙黄G的催化降解性能

通过对常规CuFeO₂进行修饰，合成了复合催化剂α-Fe₂O₃/γ-Fe₂O₃/Cu₂O(CuFe-13)，采用XRD、FTIR、SEM、VSM等技术进行了表征，考察了CuFe-13-过一硫酸盐(PMS)体系对橙黄G (OG)的催化降解性能，分析了催化剂加入量、PMS浓度和反应p H对OG降解性能的影响。实验结果表明：在Cu Fe-13加入量为0.20 g/L、PMS浓度为1.0 mmol/L、pH为7.0的条件下，CuFe-13-PMS体系的催化降解性能最佳，反应30 min后OG的去除率为100%，反应120 min后TOC的去除率为73.4%；在CuFe-13-PMS体系中，起主要作用的活性物种为¹O₂、SO₄^-·和·OH。     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解布洛芬

以钛酸丁酯为钛源、粉末活性炭为载体，采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型二氧化钛（TiO₂/AC）复合催化剂，并运用XRD和FE-SEM技术对其进行了表征。在紫外光条件下，研究了TiO₂/AC光催化降解布洛芬的影响因素。研究结果表明：布洛芬质量浓度为40 mg/L时，在室温、焙烧温度500 ℃、TiO₂/AC催化剂加入量2.0 g/L、溶液pH 3.0的最佳条件下，光催化降解180 min时布洛芬的降解率达85.6%；阴离子Cl^-和NO₃^-对布洛芬的降解有强烈的抑制作用；阳离子Fe²⁺和Cu²⁺及氧化性物种H₂O₂对布洛芬的降解均呈现两面性，随物种浓度的增加，布洛芬的降解率先增大后减小；该催化剂具有良好的稳定性，可多次重复使用而不失活。     

BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备了BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂,运用XRD,SEM,UV-Vis DRS技术对其进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物考察了复合光催化剂在模拟太阳光下的光催化性能。实验结果表明:当BiPO_4与BiVO_4的摩尔比(磷钒比)为2∶8时BiPO_4-BiVO_4的光催化性能最优,光照180 min时对亚甲基蓝(初始质量浓度5mg/L)的降解率达96.20%,反应速率常数为0.018 1 min-1,明显优于单纯BiPO_4和BiVO_4。表征结果显示:单斜相的BiPO_4与BiVO_4晶粒实现了复合生长,BiPO_4-BiVO_4(磷钒比2∶8)的晶粒粒径比单纯BiPO_4和BiVO_4小;复合光催化剂在紫外光和可见光区均具有较好的光响应,且其禁带宽度较BiPO_4明显减小。     

泡沫镍负载La3+-TiO2催化剂对苯的可见光降解

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂La³⁺的TiO₂（La³⁺-TiO₂），并负载于泡沫镍上，制得泡沫镍负载La³⁺-TiO₂催化剂。采用XRD、DSC、荧光发射光谱以及SEM方法进行了表征分析。研究了泡沫镍负载La³⁺-TiO₂催化剂在可见光下对苯的降解效果，并对苯的光催化降解动力学特性进行了分析。实验结果表明：在最佳焙烧温度和焙烧时间分别为400 ℃和1 h的条件下，La³⁺-TiO₂的晶相主要为锐钛矿型；负载后，La³⁺-TiO₂颗粒填充于泡沫镍的空洞中，比表面积增加，光催化活性得以提高；在不同初始苯质量浓度和催化剂使用次数条件下，苯的降解率不同，最高可达92.9 %；光催化降解过程遵循拟一级动力学规律。     

复合顺序对三维花状TiO_2-FeOOH复合材料吸附及光催化性能的影响

以TiCl_4为钛源、Fe(NO_3)3·9H_2O为铁源,采用分子自组装法在活性炭表面制备了不同复合顺序的TiO_2-FeOOH复合材料,研究了其对甲基橙的吸附和光催化性能。实验结果表明,TiO_2-FeOOH复合材料由锐钛矿TiO_2和α-针铁矿复合层组成,并呈直径为200~300 nm的三维花状多级结构,这种独特的多级结构有利于实现吸附与光催化的协同作用。UV-Vis吸收光谱显示TiO_2与FeOOH的复合减小了TiO_2的禁带宽度,但TiO_2/FeOOH/AC、TiO_2/FeOOH/AC和TiO_2/AC对质量浓度为10 mg/L的甲基橙溶液处理6 h后,溶液脱色率分别为78.8%,33.9%,57.5%,表明复合顺序对TiO_2-FeOOH复合材料的界面电子传递过程及光催化性能有重大影响。     

MoS_2/Bi_2S_3异质结光催化剂的制备及其光催化性能

以五水硝酸铋为铋源、钼酸钠为钼源、硫脲为硫源,采用简单的一步水热法合成了MoS_2/Bi_2S_3异质结光催化剂,采用XRD,SEM,TEM,BET,UV-Vis DRS技术对其进行了表征。表征结果显示,MoS_2纳米片在Bi_2S_3微棒表面生长,增加了比表面积和活性位点,并形成异质结构,促进了光生载流子的迁移,抑制了电子-空穴对的再复合。实验结果表明:钼酸钠与五水硝酸铋的质量比为1∶2时制备的复合光催化剂性能最好,反应180min时对亚甲基蓝的去除率可达96.4%,明显高于MoS_2和Bi_2S_3,且具有较高的稳定性;该催化剂对罗丹明B、甲基橙和4-硝基苯酚的去除率分别为97.1%、93.1%和90.5%,表明其对污染物具有普适性。     

含铜废催化剂中铜的回收

采用热解—氨浸工艺处理含铜废催化剂（w（Cu）为23.6%），优化了工艺条件，并通过蒸氨还原法制备出Cu₂O产品。实验结果表明：热解工段中，控制管式热解炉的空气流量为3.0 m³/min，在升温速率20 ℃/min、热解终温600 ℃、终温保持时间90 min的优化条件下，含铜废催化剂中的有机物热解完全;氨浸工段中，以NH₄Cl-NH₃-H₂O溶液为氨浸液，控制氨浸温度为40 ℃，在烧成料研磨时间90 min（粒径29.43 μm）、氨浸液总氨浓度4 mol/L、氨浸时间80 min的优化条件下，铜浸出率达到98%;经蒸氨还原法制得的Cu₂O产品的质量符合HG/T 2961—2010《工业氧化亚铜》中的一等品标准，产率为24%。     

PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂的制备、表征及其可见光催化性能

采用原位氧化聚合法制备了PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂,采用XRD、SEM、PL和UV-Vis DRS等技术对其进行了表征,并将其用于罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解。表征结果显示:聚苯胺(PANI)包覆于Bi_2MoO_6微球表面,促进了光生载流子的迁移,抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了催化剂的可见光响应范围。实验结果表明:PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂具有较高的可见光催化活性和良好的稳定性,当w(PANI)为36%、光照90 min时Rh B去除率达90.4%,明显优于纯Bi_2MoO_6;该体系中,空穴和·O2-在污染物的降解过程中起主要作用;PANI和Bi_2MoO_6之间形成了异质结结构,使光生电子-空穴对有效分离。     

离子液体辅助合成Nd掺杂TiO_2的可见光催化性能

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼([C4MIM]BF4)的辅助下,采用溶胶-凝胶法制备了Nd掺杂Ti O2光催化剂(Nd-Ti O2(IL))。实验结果表明:在加入[C4MIM]BF4、n(Nd)∶n(Ti O2)=2.5%的条件下制得的Nd-Ti O2(IL)(记作2.5%Nd-Ti O2(IL))的光催化性能最好;在初始亚甲基蓝质量浓度10 mg/L、2.5%Nd-Ti O2(IL)加入量1 g/L的条件下,光催化反应180 min,亚甲基蓝降解率为84%,2.5%Nd-Ti O2(IL)光催化降解亚甲基蓝的表观速率常数为0.010 9 min-1。表征结果显示:Nd的掺杂抑制了Ti O2晶粒长大,增大了Ti O2的比表面积,2.5%Nd-Ti O2(IL)的比表面积为80.77 m2/g;[C4MIM]BF4的加入提高了Ti O2的晶化度;Nd以Nd3+的形式,通过晶格取代方式进入Ti O2晶格。     

超声辅助沉淀法制备γ-Bi_2MoO_6及其光催化性能

以Bi(NO3)3·5H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O为原料,采用超声辅助沉淀法制备了纳米可见光催化剂γ-Bi2Mo O6,用XRD,SEM,UV-Vis技术对其进行了表征,并以罗丹明B为目标降解物,考察了γ-Bi2Mo O6的可见光催化性能。表征结果显示,产物为高纯度正交结构的纳米γ-Bi2Mo O6,分散性良好。光催化实验结果表明:超声辅助沉淀法制备的γ-Bi2Mo O6的可见光催化活性优于普通沉淀法制备的产品;以超声辅助沉淀法制备的γ-Bi2Mo O6为光催化剂,在初始罗丹明B质量浓度为10 mg/L、初始溶液p H为7.2、γ-Bi2Mo O6加入量为10 g/L的最优条件下,反应180 min时的罗丹明B降解率达到97.48%。