难降解有机污染物与葡萄糖的光电催化协同氧化作用

利用薄层反应器研究了典型的难降解有机污染物——三环癸胺在二氧化钛纳米管阵列电极表面的光电催化降解性能,重点考察了三环癸胺与葡萄糖的光电催化协同氧化作用.研究表明,三环癸胺作为一种化学性质稳定的化合物,在薄层反应器中难以在二氧化钛纳米管阵列电极光电催化中实现完全降解.在三环癸胺COD浓度50—400 mg.L-1条件下,其降解效率均低于30%,且随着三环癸胺浓度的增加降解效率下降.三环癸胺与葡萄糖之间存在着明显的光电催化协同氧化作用,且随着葡萄糖浓度的增加协同作用增强,当葡萄糖与三环癸胺浓度比值大于2时,可以实现三环癸胺的完全降解.在光电催化协同氧化过程中,三环癸胺与葡萄糖的降解并非同步进行,易降解的多羟基葡萄糖所产生的大量羟自由基,可能促进了三环癸胺或三环癸胺中间产物的氧化.该研究也为难降解的有机物的光电催化处理提出了一条新的途径.     

掺铅TiO2薄膜的光催化活性及电化学性能

采用溶胶凝胶烧结工艺在玻璃表面制备铅离子多层掺杂的光催化复合TiO2薄膜,用XRD技术表征了该薄膜的晶型,并用电化学方法测定了该薄膜电极的伏安特性及交流阻抗性能．以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,采用两种不同方式制备的铅离子多层掺杂TiO2薄膜具有很好的光催化活性,最佳掺杂浓度均为0．5％(Pb／Ti原子百分比),PbD0.5掺铅薄膜的最佳光催化降解甲基橙表观速率常数约是纯TiO2的2．52倍．铅离子掺杂TiO2薄膜表现出近表面处捕获光生电子或空穴,随后被捕获的电子或空穴迁移到TiO2薄膜表向参与光催化反应。     

ZnO薄膜光电催化降解乙酰甲胺磷

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO薄膜,并通过光电流响应、EIS、SEM、XRD等分析方法对其光电化学性能、表面形貌和结构进行表征.以制备的ZnO薄膜为工作电极对乙酰甲胺磷进行光电催化降解.实验表明,ZnO薄膜电极在UV照射下能够有效地光电催化降解乙酰甲胺磷,加入适量H2O2后具有一定的协同作用.在H2O2浓度为9.908 mmol.L-1,外加电压为1.2 V,支持电解液Na2SO4浓度为0.01 mol.L-1,溶液pH值为5.4的条件下,对0.1 mmol.L-1的乙酰甲胺磷180 min的降解率可达到89.6%.     

高级氧化法测定化学需氧量的原理及应用

化学需氧量(COD)是衡量水体有机污染程度的首选指标,COD值越高,水体污染越严重.目前,COD测定方法常采用传统的国标法,但该方法存在耗时长、操作繁琐以及高毒性化学试剂导致的二次污染等问题,因此在实际应用中受到一定限制.近年来,测定COD的高级氧化法由于抛弃了传统的铬盐氧化剂,以氧化活性极强的·OH自由基为氧化剂,实现了有机污染物的彻底氧化,从而达到COD检测的目的.测定COD的高级氧化法主要包括:臭氧氧化、电化学氧化、光催化氧化以及光电催化氧化法,本文主要介绍了这些高级氧化法测定COD的原理和近些年的应用发展,并分析了各种测定方法的利弊.其中,电化学氧化以及光电催化法可直接以反应过程中引起的电学参数为分析信号来量化COD值,具有环保、快速、易于实现自动化和在线分析监测的优点,是目前最具前景的测定方法,也是今后COD检测研究的方向和热点.     

TiO2固定薄膜光催化剂的制备与表征

以钛板为基材,制备TiO2固定薄膜光催化剂.X射线衍射法表征结果表明,TiO2半导体光催化剂主要呈锐钛矿晶型,平均晶粒尺度为35.7nm.电子扫描显微镜法表征结果显示,光催化剂表面形态均匀、致密,TiO2与Ti板结合紧密、牢固.电化学法表征结果显示,光催化剂为n型半导体,外加电场将极大地促进光生电子和空穴的分离,有利于光催化氧化技术效率的提高.苯甲酰胺降解试验表明,外加电场对光催化氧化技术具有较强的辅助作用,电助光催化氧化技术的处理效率远远高于光催化氧化技术,当施加的电极电位为-0.05V(SCE)时,苯甲酰胺在120min时的去除率可达95%.     

钇施主掺杂二氧化钛的制备及对久效磷的降解

介绍一种用五氧化二钇对TiO2进行施主掺杂来改善TiO2的光作用范围的方法,并研究用该方法制备的掺杂二氧化钛对久效磷的降解情况.钇离子以草酸盐化合物形式按比例掺杂到草酸氧钛酸中,经过结晶析出针状钇掺杂草酸氧钛酸晶体,再经过热分解和焙烧获得钇掺杂二氧化钛光催化剂粉体.钇掺杂二氧化钛光催化剂粉体中金红石矿型TiO2和锐钛矿型TiO2都分别控制为质量百分数45%和55%左右,粒度分布在0.2～0.5 μm范围,颗粒接近球形,掺钇杂量为质量百分数0.2%时光催化效果较佳,日光灯降解6 h后,久效磷的无机磷回收率达到质量百分数96.4%.     

光催化燃料电池不同二氧化钛光阳极性能的对比

选择泡沫钛片和普通钛片,通过溶胶凝胶法、阳极氧化法和脉冲式超声辅助阳极氧化法制备了5种不同的电极作为光催化燃料电池阳极.结果表明,不同方法制备的电极表面结构有所不同,其光阳极电极电位与有机物降解性能也不同.泡沫钛基溶胶凝胶法和超声辅助阳极氧化法制备的电极表面更加粗糙,比表面积也更大,加强了有机物的传质,有利于有机物的迁移与空穴氧化反应及敏化反应.超声辅助阳极氧化方法制备的电极对罗丹明B模拟废水的脱色率最高,p H=1时,120 min内达80%.电极电位的测定结果还表明,两种粗糙电极光激发电极电位比同种方法制备的其它电极高约0.15 V,光照前后的阳极半反应电位差更小,激发电子的积累也较少.这些研究结果对光催化燃料电池的电极选择与电池构建具有参考作用.     

γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化臭氧氧化水中布洛芬并阻断溴酸盐生成研究

以葡萄糖为模版,采用蒸发诱导自组装法合成了铁、钛掺杂γ-Al_2O_3(γ-Fe-Ti-Al_2O_3)介孔催化剂,并将其用于臭氧氧化含Br~-水中布洛芬. X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,铁、钛成功掺杂进入γ-Al_2O_3骨架,分布均匀,保持了γ-Al_2O_3有序的介孔结构,具有较大的比表面积,钛的价态为Ti~(4+)和Ti~(3+)共存,铁的价态是Fe~(3+).铁、钛的掺杂显著提高γ-Al_2O_3催化臭氧氧化含Br~-水中布洛芬的活性,且有效阻断了溴酸盐的生成,反应60 min后,TOC去除率由γ-Al_2O_3的54%提高到86%,而单独臭氧氧化仅为13%.电子自旋共振和催化剂表面Fe~(2+)离子捕获实验表明,羟基和超氧自由基是反应活性氧物种,有利于有机物的矿化;有机物能够强化γ-Fe-Ti-Al_2O_3催化剂中的Fe~(3+)还原为Fe~(2+),从而有利于溴酸盐的阻断还原.     

SnO2薄膜光波导传感元件检测二甲苯蒸气

利用SnO2薄膜光波导传感元件,研究了检测二甲苯蒸气的新方法.采用溶胶-凝胶法制备了SnO2薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件,将该元件固定在光波导气体检测系统,对挥发性有机物蒸气进行检测.实验结果表明,室温下该敏感元件对二甲苯蒸气有较高的选择性响应.对于体积分数为2.5×10-7的二甲苯蒸气,响应和恢复时间分别为5s和36s.该元件具有响应快、可逆性好、灵敏度高等特点.     

铂掺杂二氧化钛的制备及光催化乳酸制氢的研究

采用溶胶-凝胶法和甲醛还原法制备了Pt/TiO2光催化剂,并采用XRD对其结构进行了表征.当焙烧温度为500℃时,制备的纳米二氧化钛为纯锐钛矿相;在二氧化钛表面沉积少量的铂对二氧化钛的晶相和粒径几乎没有影响,但可以使二氧化钛光催化的产氢性能提高近10倍.以乳酸为电子供体,对影响其光催化产氢的因素进行了详细地考察.研究结果表明,光催化分解乳酸产氢的最佳条件为焙烧温度500℃、焙烧时间2 h、载铂量0.8%、催化剂用量0.14 g·L-1和pH 1-2.