成型羟基磷灰石负载TiO_2光催化剂的制备及其降解甲基橙性能

本研究采用均匀沉淀法,用磷酸和硝酸钙制备出羟基磷灰石(HAP)粉末,冷压成型、烧结,得到块状HAP催化剂载体;采用改性溶胶凝胶法制备出Ti O2凝胶,再用浸渍-煅烧的方法,制备出成型HAP负载Ti O2光催化剂(Ti O2/HAP),该催化剂应用于甲基橙溶液的光催化降解。探讨了负载次数、初始浓度、初始p H值等因素对反应的影响。结果表明,试验条件下,催化剂的负载次数以3次为宜;Ti O2/HAP催化剂上甲基橙的降解符合一级反应动力学,酸性和强碱性条件下,甲基橙降解较快;所制备的Ti O2/HAP催化剂稳定性好,具有较好的应用前景。     

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.     

Pt掺杂TiO2纳米粉体的制备及其光催化活性研究

以钛酸丁酯为前驱物,醋酸为酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备掺有不同质量分数Pt的纳米TiO2粉体.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等现代分析手段对所制备的不同Pt/TiO2纳米粉体的微观结构进行了表征.并以甲基橙染料的光催化降解为模型反应,考察了不同条件下所制备的光催化剂的光催化活性,探讨了纳米粉体中Pt的掺杂量对其光催化活性的影响.实验结果表明,Pt质量分数为0.2%的纳米TiO2粉体的光催化活性最好,过低或者过高的掺Pt量无法提高TiO2的光催化活性,甚至会降低TiO2的光催化活性.     

Cu-ZnO/膨润土的制备及光催化降解甲基橙废水性能

以溶胶-凝胶法制备了Cu-Zn O/膨润土复合光催化剂,用XRD和FTIR对其结构进行了表征。以光催化降解甲基橙为探针反应,研究了焙烧温度、催化剂用量、反应时间、溶液p H值及光照条件等因素对光催化反应性能的影响。结果表明,在Cu-Zn O/膨润土中,Zn O主要为六方晶系结构,掺杂的Cu2+可能进入Zn O晶格取代了部分Zn2+,Zn O中的部分Zn2+进入了膨润土层间,置换出了部分Al3+,实现了与膨润土的复合。其中,550℃焙烧的Cu-Zn O/膨润土光催化性能最好,当催化剂投加量为1.5 g/L、紫外光照120 min、溶液p H值为6时,该催化剂对20 mg/L甲基橙的降解率高达99.25%。Cu的掺入拓宽了Zn O光谱响应范围,使得该催化剂在可见光或太阳光照下也表现出优良的光催化活性。此外,该催化剂沉降性好,易于回收,且再生回用5次后仍保持良好的光催化活性。     

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。     

Cu2 +掺杂壳聚糖/CdS 纳米复合膜光催化降解甲基橙

采用原位合成法制备出Cu2+掺杂的壳聚糖/CdS纳米复合膜,利用FTIR技术对其进行表征和分析。应用该膜在紫外光下对甲基橙进行光催化降解,探讨不同的铜掺杂量、催化剂投加量、甲基橙初始浓度、pH值等因素对甲基橙降解脱色率的影响。光催化降解过程遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)假一级动力学模型,相关系数均大于0.99。     

Eu掺杂ZnO光催化剂降解垃圾渗滤液实验研究

以醋酸锌(Zn(CH3COO)2)、六水合硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)、氢氧化钠(Na OH)、聚乙二醇(PEG2000)、柠檬酸为主要原料,采用水热法制备Eu掺杂Zn O复合纳米棒光催化材料粉体。用制备的粉体对城市垃圾渗滤液进行光催化降解实验,研究了反应温度、反应时间、光照条件、掺杂比对其光催化氧化效果的影响,用XRD、TEM、EDS等测试手段对粉体进行了表征。研究结果表明,水热反应温度160℃,时间为6 h,制备的3%Eu掺杂Zn O复合纳米棒的光催化效果较好,在365 nm紫外灯照射下,150 min后垃圾渗滤液的脱色率达40%,COD降解率达62%。     

镧改性ZnO-TiO_2光催化氧化活性染料的实验研究

采用溶胶-凝胶法制备掺杂Zn O的Ti O2复合半导体,用X射线衍射和电镜扫描对晶体结构进行表征,最优的锌掺杂量、镧掺杂量、煅烧温度分别为3%,0.3%,500℃。以活性染料配水作为目标降解物,考察了对6种不同活性染料的光催化氧化效果。0.3%镧改性Zn O-Ti O2对活性艳蓝X-BR的色度去除率可以达到97.3%,得到最佳脱色率的条件是使用紫外光作为光源,光照时间2 h,初始质量浓度100 mg/L,p H值控制在1左右,氯离子浓度控制在1 mol/L。     

ZnO纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用有机液相合成法合成ZnO纳米材料,分析了制备ZnO纳米材料的机理,研究了配比、煅烧、煅烧温度等因素对制备的ZnO纳米材料光催化降解染料废水的影响。通过TEM,XRD,XPS等手段对其成分、形貌及晶体结构进行表征。实验结果显示,制备的ZnO纳米材料煅烧前粒径为5.9 nm,煅烧后粒径为37.1 nm,煅烧可以提高其光催化性能,最佳原料配比为5∶1,最佳煅烧温度为500℃。     

过渡金属掺杂ZnO纳米光催化剂对四环素的光催化降解

利用水热合成法分别制备了Fe、Co、Ni掺杂及Fe-Co、Fe-Ni共掺杂的ZnO光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对催化剂进行了表征.以氙灯(250～ 800 nm)为光源,盐酸四环素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性.考察了过渡金属种类、过渡金属掺杂量及二元掺杂配比对ZnO样品光催化活性的影响.结果表明,制得的样品均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO.单一元素掺杂时,Fe掺杂提高了ZnO光催化活性,而Co、Ni掺杂都抑制了ZnO光催化活性.共掺杂时,Fe-Co/ZnO及Fe-Ni/ZnO光催化活性优于单一掺杂的Fe/ZnO,其中3％Fe-1％Ni/ZnO样品的光催化活性最好,在氙灯光源下反应120 min对盐酸四环素的降解率高达87.95％.     

TiO2/ACF的Sol-Gel法制备及其对甲基橙的去除历程

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/ACF复合材料.采用SEM、低温液氮吸附对TiO2/ACF复合材料的结构进行表征.以甲基橙为模型物考察TiO2/ACF对液相有机污染物的去除性能.通过液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)检测紫外光照射下TiO2/ACF和TiO2去除甲基橙过程中中间产物的种类与分布.结果表明:随着涂覆次数增加,复合材料比表面积下降,TiO2涂层变厚、开裂,部分TiO2脱落;煅烧温度决定TiO2晶型结构和晶粒尺寸.涂覆2次、煅烧温度450 ℃所得TiO2/ACF具有最高催化活性,100 min内对甲基橙的去除率高达100%,且循环使用5次后对甲基橙的去除率仍可达83.4%.ACF的负载减少了甲基橙去除过程中中间产物的种类和含量.在以TiO2为光催化剂时检测到3种中间产物,甲基橙主要经过中间产物的路径被降解;而在TiO2/ACF上以直接光催化降解为主,中间产物种类、数量均低于TiO2.     

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。     

微乳法合成聚苯胺纳米颗粒及其光催化研究

通过W/O微乳法制备了聚苯胺纳米颗粒,研究其光催化降解有机染料甲基橙与橙Ⅱ的性能。通过在UV和UV/H2O2体系中的光催化降解实验发现,针对两种染料,聚苯胺纳米颗粒的光催化活性分别为普通聚苯胺的2.69倍与2.26倍。材料通过透射电子显微镜、比表面分析、红外光谱等手段表征。结合微乳法制备共轭聚合物材料,有可能为光催化降解有机污染物提供一条可行途径。     

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.     

纳米TiO2-x (BN)x材料制备及其光催化性能研究

首次使用常温络合-控制水解法,以TiCl_4、氨水、尿素、硼酸、有机羧酸为主要原料,制备了硼氮共掺杂的纳米TiO_2光触媒乳液。样品的粒径、晶型、元素类型、光吸收能力及结合键能分别通过纳米激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等进行表征。结果表明:当B和N离子的掺杂物质的量分数为0.1%时,溶液中粒径最小,达到3.4 nm;掺杂少量B和N离子并不会改变TiO_2的晶型;测量值与实际投料值一致;在TiO_2中加入适量B和N离子,会使其光谱吸收范围红移;掺杂的B和N离子进入了TiO_2晶格,分别形成了O—Ti—N键和B—N键。以酸性红3R染料为降解材料,研究了硼氮共掺杂纳米TiO_2光触媒的催化特性。结果表明,当物质的量分数为0.1%、回流时间为10 min、溶液p H=3时,光催化性能最好,原因可能是10 min的回流时间使光触媒复合乳液达到稳定,溶液p H=3时,光触媒表面吸附的染料分子数与表面的羟基数达到了平衡。动力学研究表明酸性红3R染料的降解符合一级反应动力学。试验结果与表征结果一致。     

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℃。     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

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。     

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%。     

钛酸纳米管的光催化性能研究

以Ti0_2(Degussa P25)和NaOH为原料,采用水热法制备钛酸纳米管.以亚甲基蓝溶液(Methylene Blue,简称MB)为模型污染物,研究水热反应条件对所制钛酸纳米管光催化性能的影响,以及钛酸纳米管加入量、溶液pH值和MB初始浓度等光催化反应条件对钛酸纳米管光催化性能的影响.研究表明:水热反应温度为150℃,反应时间为48 h制得的钛酸纳米管对MB的光催化效率最高;钛酸纳米管的加入量、溶液pH值和MB初始浓度等光催化反应条件对钛酸纳米管的光催化性能有较大影响.