氧化铟的铋掺杂改性及其光催化性能

为了研究氧化铟及不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟改性材料的光催化性能,采用溶剂热法制备了氧化铟和掺杂不同比例Bi~(3+)的氧化铟光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)、比表面积(BET)分析等方法对其结构及性质进行了表征。结果表明,当Bi~(3+)掺杂量小于或等于10%(摩尔分数)时,Bi~(3+)的掺杂对氧化铟纳米球的晶型结构和结晶度基本不产生影响;而当掺杂量大于10%时,晶体结构发生变化;Bi~(3+)的掺杂进一步增大了氧化铟纳米球的比表面积和孔容,掺杂后氧化铟纳米球的N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)IV型等温线。以紫外灯(波长λ=254 nm)为光源,以直接大红为目标降解物,考察了不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟的光催化性能。结果表明:Bi~(3+)掺杂量为8%时,氧化铟对直接大红废水去除效果最佳,去除率高达94.3%,光催化剂活性最高;光催化降解直接大红的过程完全符合一级反应动力学方程;同时,活性物种捕获试验证明了加入10 m L异丙醇,反应中光降解率只有很小的下降,表明羟基自由基(·OH)不是光催化体系中的主要活性物种,而空穴(h+)才是光催化氧化直接大红过程中的主要活性物种。研究表明,通过元素掺杂可以很好地改变氧化物的光催化性能。     

活性炭负载TiO2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件.利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响.结果表明:试验制备的TiO2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2 g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV254值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能.     

Ag修饰Bi2GeO5的制备及光催化处理TNT废水性能研究

为了进一步提高Bi₂GeO₅的催化活性，为炸药废水实际处理提供可借鉴的方法，采用一步溶剂热法，以一定比例的水和二乙醇胺混合物为溶剂，AgNO₃为Ag源，用Ag修饰Bi₂GeO₅纳米粒子，制备Ag修饰的Bi₂GeO₅光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、N₂吸附-脱附和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对所制备的复合光催化剂进行表征，随后通过降解TNT试验测试所制备复合材料的光催化性能，评估了不同配比的Ag修饰对Bi₂GeO₅光催化剂所制备产物的光催化活性的影响。结果表明，0.1 g Ag修饰的Bi₂GeO₅光降解TNT的性能要优于其他比例修饰的Bi₂GeO₅,在25 min内光催化降解率达到94%,T...     

纳米晶TiO2光催化处理含锌废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,并利用XRD、SEM对TiO2粉体进行表征,在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理含锌废水.考察废水pH值、废水负荷、催化剂用量、光照时间等因素对锌离子去除率的影响.结果表明,在废水锌质量浓度为50 mg/L,纳米TiO2投加量为0.01 g/L,含锌废水的pH值为12,反应时间为30 min时,废水中锌的去除率可达98.73%.     

掺铈纳米TiO2薄膜的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法制备了具有较高催化活性的掺铈纳米TiO2薄膜,在紫外光和太阳光照射下降解偶氮染料废水来研究其光催化活性,并用XRD、HRTEM手段进行了表征.结果表明,适量的铈掺杂能有效提高纳米TiO2薄膜的光催化活性,最佳掺铈量为3%、最佳热处理温度为550 ℃.     

镧掺杂氧化锌光催化降解染料废水研究

以醋酸锌和硝酸镧为原料,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镧的Zn O纳米粉体。用制备的粉体对甲基橙进行光催化降解实验,考察了掺镧量对其光催化性能的影响。用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜、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,镧的掺入提高了Zn O的光催化活性,镧锌摩尔质量比为0.2%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96.5%,相比于未掺杂的Zn O提高了11.5%。     

铈、铁掺杂纳米TiO2薄膜的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法分别制备掺铈、掺铁的纳米TiO2薄膜,降解偶氮染料废水,研究其光催化活性,并采用XRD、HRTEM手段进行特性表征。试验结果表明:适量的铈、铁掺杂使纳米TiO2薄膜的光催化活性提高了近20%,最佳掺铈量(摩尔比)为3%,掺铈最佳热处理温度为550℃;最佳掺铁量(摩尔比)为2.5%,掺铁最佳热处理温度为450℃。     

热处理温度对TiO2的微结构及催化性能的影响研究

采用溶胶一凝胶法制得稳定的TiO2透明溶胶,凝胶经焙烧制备了纳米TiO2粉体,利用,TG、DSC和XRD方法对其进行了结构和形貌表征,考察了其对茜索红的光催化活性.结果表明,热处理温度对样品的微结构以及光催化活性有很大的影响.采用溶胶一凝胶法制备的TiO2最佳焙烧温度为550℃,晶型组成为44.32%的锐钛矿和45.68%的金红石态,在降解茜索红的实验中具有最佳的处理效果.     

锆改性纳米TiO2的光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂,并用XRD、UV-vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征.同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物,评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能,发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体,并得出当n(Zr)/n(Ti)=5/300时,锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高.     

Fe掺杂Bi2MoO6的制备及其可见光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的研究

采用一锅水热合成法制备Fe掺杂Bi2MoO6光催化剂,对Bi2MoO6的主体结构进行修饰和调整.在可见光LED照射下,利用合成的Fe-Bi2MoO6催化剂活化过一硫酸盐(PMS,peroxymonosulfate,oxone)对偶氮染料橙黄Ⅱ进行光催化降解.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对催化剂的形貌微观结构和化学价态进行表征,并应用在光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的过程中.结果表明,催化剂投加量为0.4 g/L,PMS投加量为0.4 mmoL/L,初始pH值接近中性条件下,Fe-Bi2MoO6材料对橙黄Ⅱ的去除率可以达到100％.经过Fe掺杂后,Fe取代一部分的Bi3+,致使主体晶格出现畸变,不仅有利于光生电子和空穴的产生、分离和转移,还增强了 Bi2MoO6的光催化活性.Fe-Bi2MoO6光催化剂经重复使用5次后对橙黄Ⅱ的降解率仍然可以达到89.1％以上,具有优秀的光催化稳定性能.活性自由基的出现在光催化降解过程中起到主要作用,由此展示出一种潜在的光催化降解机制,且Fe掺杂Bi2MoO6比单纯Bi2MoO6具有更好的光催化降解稳定性.     

锆改性纳米TiO的光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂，并用XRD、UV-vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征。同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物，评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能，发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体，并得出当n（Zr）／n（Ti）=5／300时，锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高。     

TiO2悬浆体系光催化降解酸性红B动力学分析

采用TiO2悬浆体系, 以高硼紫外灯为光源, 考察了酸性红B 光催化降解中溶液初始质量浓度、催化剂投加量、无机盐、空气通入量、pH 值对光催化降解速率影响.用Langmuir-hinshelwood 方程描述酸性红B光催化动力学行为. 结果表明:初始质量浓度增加, 反应由一级向零级过渡; 催化剂投加量在0.5～2.5 g/L时, 30 mg/L酸性红B一级反应速率常数与投加量成线性关系; 5种溶解性无机盐对光催化降解酸性红B存在抑制作用, 阴离子影响大于阳离子; 通入空气影响动力学行为, 改变反应级数.本实验在pH 值为3时光催化降解效果最佳, 且酸性条件下比碱性下条件效果更好;TiO2表面吸附能力随pH 值增大而减弱,光催化过程控制步骤在酸性和碱性条件不同.     

铜铁共掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法、液相沉淀法和机械混合法制备了Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、FTIR对其进行了结构表征,以紫外光和可见光催化降解直接天蓝染料废水为模型,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:各催化剂中均有锐钛矿型TiO2生成,且部分TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了其层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合。溶胶-凝胶法制备的催化剂中TiO2与膨润土的复合程度最高,Cu2+和Fe3+成功掺入了TiO2晶格,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使该催化剂表现出最优的光催化活性,并且该催化剂性能稳定,易于沉降分离,经高温活化再生后仍具有良好的催化活性,可重复多次使用,表现出良好的再生性能。     

显色法测定环境样品中的纳米二氧化钛

水环境中纳米二氧化钛分析方法的建立是研究其环境行为的基础.以钛离子与H2O2的显色反应为基础,建立了用分光光度计测定含纳米二氧化钛水样、鱼样的方法.该方法简便可行,不需要复杂仪器设备,测定结果与ICP-AES测定方法相比无显著差异.     

Detoxification of hexavalent chromium in wastewater containing organic substances using simonkolleite-TiO2 photocatalyst

Innovative simple method for the preparation of simonkolleite-TiO₂ photocatalyst with different Zn contents was achieved. The prepared photocatalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), FT-IR, Raman and diffuse reflectance spectroscopy techniques. The photocatalytic activities of the materials were evaluated for the simultaneous detoxification of hexavalent chromium (Cr(VI)) and oxidation of organic compounds commonly present in wastewater under simulated solar light. The best photoreduction efficiency of Cr(VI) has been achieved at 1000 ppm simonkolleite-TiO₂ photocatalyst of 5% Zn/TiO₂ weight ratio, and pH value of 2.5 to enhance the adsorption onto catalyst surface. Photoreduction was significantly improved by using formic acid as holes scavenger owing to its chemical adsorption on the catalyst surface. Finally, 100% photoreduction of Cr(VI) could be achieved using formic/simonkolleite-TiO₂ systems under sunlight.     

“Cu核-Cu2O壳”粒子可见光催化降解酚类废水的研究

以对硝基苯酚溶液为模拟废水,用自制的"Cu核-Cu2O壳"粒子对其进行光催化氧化试验,考察了光照时间、催化剂用量、对硝基苯酚的初始质量浓度、溶液的pH值和光源等对降解过程的影响。结果表明,对硝基苯酚溶液质量浓度为40 mg.L-1,催化剂投加量为2g.L-1,光照120min后降解率达到95%,降解反应符合一级反应动力学。与其他同类光催化剂相比,"Cu核-Cu2O壳"粒子具有较高的光催化活性,而且光催化过程中有氢氧自由基产生,对对硝基苯酚的降解较彻底。     

Study of Fe–Co mixed metal oxide nanoparticles in the catalytic low-temperature CO oxidation

Iron–cobalt mixed metal oxide nanoparticles (Co/Fe molar ratio: 1/5) have been prepared by a simple co-precipitation method and employed as catalyst in low-temperature CO oxidation. The prepared catalysts were characterized by thermal gravimetric and differential thermal gravimetric analyses (TGA/DTG), X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), N₂ adsorption (BET) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. The results revealed that inexpensive iron–cobalt mixed metal oxide nanoparticles have a high potential as catalyst in low temperature CO oxidation. The results showed that increasing in calcination temperature increased the crystallite and particle size and decreased the specific surface area, which caused a decrease in catalytic activity of prepared catalysts. In addition, the pretreatment conditions affect the catalytic activity and catalyst pretreated under oxidative atmosphere showed the higher activity than those pretreated under reductive and inert atmospheres.     

二氧化钛/累托石制备及其光催化性能研究

以累托石和四氯化钛为原料制备了二氧化钛／累托石复合材料,考察了各种制备条件如灼烧温度、复合反应温度、HCI／TiCl4等对光催化性能的影响。X射线衍射及红外光谱对材料的分析表明,反应中发生了聚合钛离子与累托石中阳离子的交换反应。酸性红B水溶液的脱色效率的结果表明,不同实验条件对复合材料的光催化性能都有不同程度的影响。初步探讨了影响光催化性能的机理及材料制备的最佳条件。     

微波Sol-Gel制备TiO2的研究及其对活性艳红X-3B的降解

采用微波Sol-Gel法在石英表面制备了负载型TiO2光催化剂,通过紫外吸收光谱和X衍射分析表征了TiO2溶胶的变化过程及锐钛型TiO2的生成。以活性艳红X-3B为模拟污染物进行光催化降解,探讨了微波功率、反应温度和反应时间对微波Sol-Gel法制备TiO2光催化活性的影响。由因素试验确定了最佳工艺条件:微波功率400W,反应温度90℃,反应时间2min。在此条件下制备的TiO2催化剂对活性艳红X-3B溶液进行光催化降解,反应30 min的脱色率达93%,TOC去除率为55%。采用中空纤维膜三相液相微萃取-毛细管电泳(HF-LLLME-CE)联用技术对降解生成的小分子有机物进行了测定。     

Low temperature CO oxidation over Pd–Ce catalysts supported on ZSM-5 zeolites

A series of Pd–Ce supported ZSM-5 zeolite catalysts for CO oxidation at low temperature were prepared by co-impregnation method. The effect of Pd–Ce synergistic function, Ce loadings, and properties of ZSM-5 zeolite on low temperature CO catalytic oxidation was investigated in detailed. The results showed that the Pd and Ce loading on ZSM-5 zeolite support at the same time enhanced catalytic activity compared with only Pd or Ce loading on ZSM-5 zeolite support. The properties of ZSM-5 zeolite had a strong influence for CO oxidation. Through the research, the ZSM-5 zeolite with high silicon aluminum ratio and small size also was helpful for CO oxidation. Among these catalysts, the catalyst with 19 wt% Ce loading displayed the highest catalytic activity. Chemical and physical properties of catalysts were characterized by powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XRD and TEM showed that Pd species were highly dispersed on the surface of ZSM-5 zeolite, which was strongly dependent on the amounts of Ce loading and the interaction among Pd species, Ce promoter and ZSM-5 support. The addition of CeO₂ improved the dispersion of Pd species over ZSM-5, and synergistic function of Pd and CeO₂ enhanced the catalytic activity. XPS characterization indicated that as the addition of Ce increased, Pd species was easy to enrich on the surface of the catalyst.