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...     

Fe的掺杂对MnO2纳米管结构和甲苯降解性能的影响

采用水热法合成了MnO₂纳米管，同时在MnO₂的水热合成过程中，掺杂不同含量的Fe,制备了0.6%Fe-MnO₂、1%Fe-MnO₂和5%Fe-MnO₂的催化剂材料，使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附、拉曼光谱等技术对四种催化材料的形貌和结构进行了表征，并以甲苯为目标污染物对其催化活性进行了研究。结果表明，Fe的掺杂没有影响MnO₂纳米管的形貌和晶型，四种催化剂的形貌均为纳米管状结构，晶型均为α-MnO₂,而比表面积、孔容和最可几孔径显著下降。四种催化剂催化氧化甲苯时，1%Fe-MnO₂纳米管表现出最好的甲苯低温催化性能，这可能与掺杂1%Fe改变了Mn-O化学环境，使Mn—O的键能发生了改变，引起了晶格缺陷有关。     

纳米TiO2降解有毒气体的现状及发展趋势研究

纳米TiO₂光催化技术是近年来日益受到关注的空气净化新技术,具有能耗低、对污染物去除率高、可降解多种有机物、无二次污染等优点,此外还能杀死细菌和病毒。本文通过归纳总结的方法,主要介绍了纳米TiO₂光催化技术的光催化机理和纳米TiO的光催化降解有毒气体的现状,分析了纳米TiO₂光催化技术存在的关键性问题,最后提出了纳米TiO₂光催化技术的发展趋势,为进一步深入研究做准备。     

Na2Ti6O13纳米带的制备及其光降解活性艳橙染料废水的研究

用微乳法和熔盐法结合制备出了Na2Ti6O13纳米带,并用XRD,SEM对其进行表征;研究了Na2Ti6O13在紫外光下对偶氮染料活性艳橙(X-GN)的降解,并探讨了pH值、催化剂投加量和外加H2O2氧化剂对光催化效率的影响。实验表明,Na2Ti6O13具有很好的光催化性能,30W紫外灯下光催化60min对25mg/LX-GN的降解率最高可达94.1%;反应液pH值过高或过低会影响催化剂活性,最佳pH值为5.7;一定范围内,光催化效率随催化剂投加量的增加而提高,但投加量大于1.0 g/L时,催化效率反而下降;适当投加H2O2能显著提高降解效果。     

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℃。     

可见光催化剂Ag_3PO_4/海泡石的制备及降解染料废水性能

以沉淀法、离子交换法和原位法制备了Ag_3PO_4/海泡石复合光催化剂,采用XRD、FTIR、UV-Vis-DRS对其结构进行了表征,以可见光驱动催化降解日落黄染料为探针反应,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:Ag_3PO_4与海泡石成功复合并产生了协同作用,催化剂中Ag_3PO_4均为立方晶型,部分Ag_3PO_4进入了海泡石层间,改变了其晶面有序性并拓宽了层间距,海泡石对Ag_3PO_4的复合提高了Ag_3PO_4的稳定性和光催化活性;其中,离子交换法制备的光催化剂中Ag_3PO_4与海泡石的复合程度最高,Ag_3PO_4稳定性最强,光催化活性最好,在可见光驱动下,该催化剂对50 mg/L的日落黄降解率可达97.16%,并且对其他3种50 mg/L的染料废水的降解率也在86%以上,此外,该催化剂再生2次后仍保持良好的活性和稳定性。     

(FeS)m(m=1～6)团簇与O2相互作用的密度泛函理论研究

为探究石化行业中硫铁化合物自燃的微观机理，基于密度泛函理论建立了(FeS)_m(m=1～6)团簇模型，计算O₂在(FeS)_m(m=1～6)团簇上的吸附性质与反应过程。吸附性质计算表明，O₂倾向于吸附在Fe原子周围，随着FeS团簇尺寸增大，吸附能先增大后减小，当m=3时吸附能最大。O₂吸附前后，(FeS)_m(m=1～6)团簇的能隙均逐渐减小，其中(FeS)₃团簇在所有吸附结构中能隙最小，化学活性最好。反应路径计算表明，反应分不同阶段，反应初期有FeSO、SO等产物形成，随着反应进行会生成S₂和FeO,反应后期产物S₂会受热氧化生成SO₂。各阶段反应在动力学和热力学上均是可行的。分析认为FeS的氧化过程是一个自发的多阶段放热反应，FeS的氧化释放大量的热，引发S₂的氧化反应，两步反应形成协同效应，加剧体系的反应进程，使反应体系不断积聚热量直至发生自燃。     

MnO2/FeOOH复合材料对水中U(Ⅵ)的去除及机理试验研究

采用化学沉积法制备了二氧化锰/羟基氧化铁(MnO2/FeOOH)复合材料,并将其用于吸附去除水中的放射性重金属铀。通过静态吸附试验,考察了Fe/Mn物质的量比、pH值、吸附时间和干扰离子等因素对MnO2/FeOOH吸附U(Ⅵ)效果的影响,利用扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对材料结构和形貌进行表征,并分析其吸附机理。结果表明,在投加量为150 mg/L、温度为30℃、U(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L、pH值为5、Fe/Mn物质的量比为1/2及吸附时间为120 min的条件下,MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)的去除率最大可达97.7%,且pH值对铀去除效果的影响最为明显。MnO₂/FeOOH对U(Ⅵ)吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线均能符合Langmuir和Freundlich模型,且最大吸附容量达260.34 mg/g。干扰离子试验表明,SO₄^2-、CO₃^2-和Fe³⁺对MnO₂/FeOOH吸附U (VI)几乎没有影响,而Ca²⁺和Cu²⁺具有明显的抑制作用,且抑制随浓度的增大而增强。FTIR和XPS分析表明MnO2/FeOOH对U(Ⅵ)的主要作用机制为表面羟基、Mn-O与铀的配位作用。因此,MnO2/FeOOH可作为一种潜在的铀吸附材料。     

N2/CO2混合气体对丙烯爆炸特性的影响

为了研究N₂、CO₂及其混合气体对丙烯爆炸特性的影响，使用可燃气体爆炸极限试验装置，将气体按一定比例进行混合，从爆炸极限与危险度、临界氧体积分数和惰化效果3个方面研究了N₂/CO₂混合气体对丙烯爆炸的影响。结果表明：1)N₂和体积比分别为2∶1、1∶1、1∶2的N₂/CO₂混合气体，以及CO₂的添加对丙烯的爆炸均有抑制作用，且使丙烯的爆炸范围缩小，爆炸危险度减小，变化趋势近似为线性；2)随着惰性气体体积分数的增加，爆炸极限对应的氧体积分数呈下降趋势，CO₂惰化丙烯比N₂惰化丙烯时的临界氧体积分数提高了约1.87个百分点；3)结合爆炸三角形图，对比发现，在5种不同的比例下，CO₂惰化丙烯时的爆炸区域面积最小，表明CO₂对丙烯的抑爆效果更好。     

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%。     

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.     

H_(3+x)PW_(12-x)V_xO_(40)/TiO_2/膨胀石墨的制备及其光催化活性

以钛酸四丁酯和鳞片石墨为主要起始原料,经溶胶凝胶-浸渍法制备了膨胀石墨(EG)负载H_(3+x)PW_(12-x)V_xO_(40)/TiO_2(x=0~4)复合光催化剂,采用SEM,EDS,XRD,FT-IR,UV-Vis进行表征。以紫外、可见光催化降解甲基橙废水评价其光催化活性。结果表明,与H_(3+x)PW_(12-x)V_xO_(40)/TiO_2/EG(x=0,1,3,4)相比,H_5PW_(10)V_2O_(40)/TiO_2/EG因其结构中H_5PW_(10)V_2O_(40)的存在,光生电子-空穴分离速率加快,量子效率提高,光催化活性明显增强。此外,催化剂循环使用4次后,依然保持了较高的活性。     

羟基对煤中桥键活性官能团氧化反应特性的影响

羟基(—OH)是影响煤自燃发展的关键因素之一。为进一步了解羟基对煤自燃过程的影响，通过Gaussian软件构建出苯基与桥键类活性基团—CH₂—、—CH₂O—、—CHOHCH₂—分别相连以及—OH处于活性基团邻位的共6种模型，采用B3LYP方法优化模型结构、并计算其频率，得到6种模型的静电势、前线轨道能隙、表面电子云分布、焓变及吉布斯自由能变化值，分析这3种桥键类活性基团的反应活性以及羟基对其氧化反应性质的影响。结果表明：3种活性基团的反应活性由大到小依次为—CH₂O—、—CHOHCH₂—、—CH₂—,羟基的加入并未改变其反应活性顺序，但提高了它们各自的反应活性；羟基处于桥键类活性基团邻位会提高桥键活性基团的亲核反应能力，削弱其亲电反应能力；3种活性基团的LUMO成键能力从强到弱依次为—CH₂—、—CHOHCH₂—、—CH₂O—,活性基团与氧气复合的难易程度与其LUMO成键能力有关，而与反应活...     

纳米γ-Fe2O3对汞离子的吸附行为研究

为了研究用于含汞离子废水处理的新型高效材料,研究了纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附行为。探讨pH值(3、8和12)、温度(288 K、298 K、308 K、318 K)和离子强度(Ca²⁺,0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L)对该吸附的影响。使用吸附动力学方程(拉格朗日准一级、准二级)和等温吸附方程(Langmuir和Freundlich)分别对吸附数据进行拟合,并讨论吸附机理。结果表明:pH值为3、8、12时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附动力学方程符合准二级动力学模型(R2=0.997~0.999);288 K、298 K、308 K、318 K时,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附过程更符合Langmuir吸附模型(R²=0.970~0.995),并且随温度升高,吸附量增加;在不同pH值下,纳米γ-Fe₂O₃对汞离子的吸附等温式可使用Langmuir模式(R²=0.983~0.996)进行表征,随p H值降低,吸附量减少,中性环境有利于吸附;在不同Ca²⁺浓度下,可用Langmuir等温吸附式拟合(R²=0.990~0.996)。通过Langmuir等温吸附式推算出最大吸附量随Ca²⁺浓度增加而减少。     

Fe2O3/TiO2异质结材料的制备及其可见光降解阿莫西林研究

为了拓宽TiO_2的可见光响应范围,使其在可见光下能有效光催化降解阿莫西林,采用乳液法和浸渍法合成了Fe_2O_3包覆的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料,运用XRD、SEM、EDS、Raman、UV-Vis等技术对其进行了表征,并将其用于阿莫西林模拟废水的可见光催化降解,考察了催化剂用量、阿莫西林初始质量浓度、光照时间及重复使用次数对材料的光催化活性的影响。制得的样品为锐钛矿晶型,其颗粒粒径为280~350 nm,Fe_2O_3与TiO_2之间形成了异质结结构,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了TiO_2的可见光响应范围;此外,Fe_2O_3/TiO_2异质结的光催化性能明显优于TiO_2及Fe_2O_3;当Fe_2O_3/TiO_2添加量为5 g/L、阿莫西林初始质量浓度为20 mg/L、光照60 min时,阿莫西林的去除率可达71.2%,且其重复利用性能良好。所制的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料能较好地光降解模拟废水中的阿莫西林,有望在抗生素废水的实际治理中得到应用。     

关于O3和PM2.5协同控制的一些思考

细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)是影响我国环境空气质量持续改善的两个关键污染物,具有一定的同根同源性,具备协同控制的基础条件。通过对现阶段我国实施O₃和PM_2.5协同控制的政策管理、科学机理、技术措施和能力建设等方面的系统分析,建议从国家层面科学划定O₃联防联控区域,优化区域联防联控机制;摸清O₃关键前体物VOCs和NOx的排放基数,建立VOCs分物种清单;量化协同方案,有序开展污染物、区域、行业多角度协同控制;开展O₃和PM_2.5协同机理研究,强化科学研究的支撑作用;开展VOCs综合治理,提高监管执法能力建设。以期实现O₃和PM_2.5短期削峰,长期达标。     

一种复合催化剂及其光催化降解煤矿瓦斯的性能研究

为提高催化剂光催化降解煤矿瓦斯效率,运用溶胶-凝胶浸渍过程将具有优异吸附性能的活性炭颗粒引入催化剂,制备了新型复合催化剂Ga2O3/AC。采用XRD、SEM、N2吸附等方法对新型复合催化剂的结构形貌及比表面积进行理化表征,验证了复合催化剂制备方法的可行性。同时以真空紫外灯为光源,进行光催化氧化降解瓦斯的模拟实验,对比考察Ga2O3、活性炭颗粒及复合催化剂的光催化活性。结果表明,相比单一Ga2O3,复合催化剂光照时间为180 min后对甲烷的降解率提高了13%,达到100%去除率。     

石墨烯/二氧化钛复合光催化组件的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料,通过XRD、SEM对其微观结构进行了表征;在多孔陶瓷上负载了GO/TiO_2复合材料制成光催化组件,在250W汞灯照射下,测试了光催化组件对甲苯的催化活性和再生能力。结果表明,当添加5%GO时GO层片上TiO_2结晶完全,GO的加入增加了TiO_2对甲苯的光催化活性和再生能力,当添加量为20%时,60 min后对甲苯降解率可达到97%。     

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.     

海州露天矿采空区地表CO2通量的试验研究

为探究海州露天矿东邦废弃采空区自然发火状态,基于采空区遗煤自燃特性和气体扩散理论,采用智能土壤气体通量监测系统,以月为单位,对东邦自燃采空区上覆地表CO₂通量开展长周期、多测点连续性监测试验;根据试验区域内地表CO₂通量和土壤温度分布特征,探究地下火区释放CO₂的地表涌出范围和变化情况;同时,着眼于温室气体排放的评估,计算试验区域内的CO₂涌出量,并分析其随时间的变化特征。结果表明:地表CO₂通量与土壤温度有明显正相关性;试验区域地表CO₂高通量区域呈逐月扩大和递增的趋势;CO₂涌出量随月份逐渐递增,试验区域年CO₂涌出量约为3.6×10⁶ m³。