TiO_2/GO纳米复合材料对制药废水的光催化处理

本实验采用水热法制备了石墨烯(GO)负载纳米TiO_2材料,对负载前后的纳米材料降解制药废水的催化活性进行测定,并用SEM、FTIR和UV-vis对其晶体结构进行表征。由实验结果分析可得,石墨烯的成功负载对纳米TiO_2粉体的催化效率有显著影响,TiO_2/GO复合物对制药废水的色度降解在30min时可以达到95%以上,180min时COD去除率可达78%。     

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。     

TiO_2/GO纳米复合材料的光催化性能研究

采用水热法制备了石墨烯(GO)负载纳米TiO_2材料,对负载前后的纳米材料降解制药废水的催化活性进行测定,并用SEM、BET和UV-vis等对其晶体结构进行表征。由实验结果分析可得,石墨烯的成功负载对纳米TiO_2粉体的催化效率有显著影响,TiO_2/GO复合材料对制药废水色度降解30 min时去除率可以到达95%以上,180 min时COD去除率可达86%,NH3-N去除率75%,均高于纯TiO_2。同时TiO_2/GO在可见光区域以及重复使用多次之后催化剂的稳定性方面也都比纯TiO_2有明显优势。     

复合体TiO2/ACF滤网的制备及其对室内甲醛的降解

自行设计搭建大体积的具有闭式循环系统的试验舱体以接近室内真实环境,采用胶黏法以Al PO4为黏结剂将TiO_2负载至活性炭纤维(ACF)上制备复合体滤网,利用XRD和BET等方法对TiO_2/ACF进行表征,并对气相甲醛进行吸附-光催化降解试验。结果表明:纳米TiO_2通过Al PO4的黏结作用较好地负载到了ACF表面,TiO_2/ACF的比表面积为732.25 m2/g,平均孔径为1.71 nm;在6.03~10.04mg/m3范围内,污染物初始质量浓度对降解率无显著影响,最终降解率都能达到80%以上;控制湿度RH为50%~60%,可使吸附-光催化降解率达到最大;不同反应温度下的光催化降解速率无显著差异;在不同反应条件下,降解反应开始与结束时的湿度差最高不超过5%,温度差不超过1.3℃,对人体的舒适度影响不大,符合空气处理对人体舒适度的要求。     

水热法制备纳米TiO_2处理垃圾渗滤液的实验研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备纳米TiO_2材料,经过高温煅烧后,对其降解垃圾渗滤液的催化活性进行测定,并用XRD,TEM和UV-Vis对其晶体结构进行表征。实验结果表明,水醇比、水热温度和酯加入量对TiO_2催化效率有显著的影响,当水醇比为1∶3、煅烧温度500℃、水热时间4 h、Ti(OC_4H_9)_4加入量为10 m L条件下制备的TiO_2粉末光催化活性最好,对垃圾渗滤液的降解在180 min时均可以达到73%,COD的去除率可达76.92%。     

常压制备TiO_2-SiO_2复合气凝胶的光催化性能正交分析

选择4因素3水平的L9(34)正交试验,以水玻璃和四氯化钛为原料,采用溶胶-凝胶法和常压环境干燥制备了TiO_2-SiO_2复合气凝胶,甲基橙溶液模拟染料废水,在紫外光下分析正交实验因素对甲基橙的降解影响,并对TiO_2-SiO_2复合气凝胶的形貌、表面基团、疏水性进行了表征。实验结果表明,影响降解率的主要因素为烧结温度,其次是烧结时间,硅含量和硅钛比的影响相对较小。并得到最佳制备工艺条件:硅质量分数为10%、硅钛物质的量比为1 5、经500℃热处理2 h后形成的复合气凝胶催化降解效果最优,270 min降解率达到99. 72%。     

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。     

改性沸石/TiO_2预处理微污染水源水试验研究

研究了改性沸石、TiO_2、改性沸石/TiO_2联用协同预处理黄家湖微污染水的效果并进行对比分析。结果表明:改性沸石/TiO_2联用预处理黄家湖水源水效果最好,并且在处理浊度为2.06 NTU,COD质量浓度为74.59 mg/L,氨氮质量浓度为0.316 mg/L的黄家湖微污染水时,改性沸石/TiO_2投量比为20 1,处理时间为1 h预处理效果最佳。浊度、COD、氨氮、UV254去除率分别达到93.4%,81.7%,87.3%,79.1%。     

不同改性膨润土负载纳米磁性Fe_3O_4的制备及表征

以不同改性膨润土和铁盐为原料,采用共沉淀法将纳米Fe3O4原位负载于膨润土上,制备出了磁性膨润土复合材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面孔隙分析(BET)对样品进行表征,研究了不同磁性膨润土对H2O2氧化降解橙黄Ⅱ的催化活性。结果表明,Fe3O4均匀负载在膨润土表面,减少了膨润土的团聚,改善了孔隙结构,增加了其比表面积。磁性膨润土的催化性能较纯Fe3O4有了明显提高,使用Fe-Al柱撑改性的膨润土负载纳米Fe3O4,其催化活性最高。     

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%。     

LPCVD法制备TiO_2纳米薄膜的生命周期评价

针对纳米材料生产的高能耗、低生产率的特点,用生命周期评价(LCA)方法对纳米TiO_2薄膜生产过程进行了环境影响评价,并通过设置不同的低压化学气相沉积过程(LPCVD)工艺参数,研究了工艺参数中温度和压强对于TiO_2薄膜评价结果的影响。研究显示,纳米TiO_2薄膜生产阶段的环境表现受LPCVD过程工艺参数影响,评价结果可用于指导LPCVD工艺优化。     

基于二氧化钛纳米管有序阵列的氢气探测

基于气体传感器对H_2的泄漏进行探测监控,可以有效预防和控制H_2火灾爆炸事故的发生。通过阳极氧化法制备了高度有序的二氧化钛(TiO_2)纳米管阵列并制成气体传感器元器件,研究其在空气气氛中对H_2的气敏特性。通过粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)表征手段研究了TiO_2纳米管的相组成和微观结构。TiO_2纳米管具有优异的气敏性能,可在200℃以上对H_2进行有效探测,检测极限达到20ppm。325℃对1 000ppm H_2灵敏度为446,响应时间为2s,对H_2选择性好。     

掺铁纳米TiO2多孔薄膜的制备及光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法在溶胶过程中掺入Fe(NO_3)_3·9H_2O和PEG1000,制备了掺铁纳米TiO_2多孔薄膜,通过SEM、XRD、EDS、UV-Vis等手段和光催化实验研究了薄膜的表面形貌和晶体结构,获得了光催化性能最佳的掺杂量和退火温度,并研究了镜面基底对光催化效率的影响。     

复合催化剂H4SiW12O40/TiO2的制备及其光催化降解TNT研究

采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了一系列介孔复合光催化剂H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附等检测技术对复合催化剂的组成结构、光学吸收特性及比表面积、孔径和孔容进行了表征。X射线粉末衍射分析表明,所制备的催化剂均为典型的锐钛矿晶型。紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO_2相比,复合催化剂的吸收波长发生了明显红移,一定程度上拓宽了催化剂的光响应范围。N2吸附-脱附结果表明,与TiO_2相比,所制备的复合催化剂的孔径和有序性大幅度提高,粒子的聚集度明显降低。以炸药废水中典型有机污染物三硝基甲苯(TNT)为目标化合物,对所制备的复合催化剂的光催化活性进行了研究。结果表明,H4Si W_(12)O_(40)/TiO_2经修饰改性后,TNT废水中的COD降解率由70.22%提高至95.97%,反应半衰期由4.968 8 h降至1.916 4 h。     

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。     

新型类Fenton催化剂表征及其降解染料废水的试验研究

钴基和铜基类Fenton催化剂是近年来的研究热点,对新型类Fenton催化剂进行SEM,EDS,XPS表征,得知催化剂中的金属元素主要为钴和铜。通过单因素分析法,研究影响该催化剂处理甲基橙模拟废水效果的因素。结果表明:该催化剂在pH为3~9的范围内均表现出较好的催化降解能力;当双氧水的添加量达到20 mL/L时,催化降解能力不再增加;催化剂的投加量影响催化降解能力达到最大的时间;此外,双氧水的投加方式影响降解所需的时间而对最终的处理效果影响不大。     

Sb2O5/TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用实验室合成的Sb2O5掺杂TiO2作为催化剂,研究各种因素对甲基橙的超声催化降解反应的影响.结果表明,在Sb2O5掺杂TiO2催化剂作用下,甲基橙的超声催化降解效果明显优于单独使用TiO2的情况.1.5%掺杂量的催化剂,用量在1.0～1.5 g/L之间,超声波频率25 kHz,输出功率1.0 W/cm2,pH为1.0～3.0时,初始浓度为20 mg/L的甲基橙水溶液,100 min左右基本可全部降解,COD去除率达到99.0%以上.Sb2O5掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景.     

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。     

纳米Al2O3改性PVDF超滤膜处理含油污水研究

在有机高聚物聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中加入适量无机纳米Al2O3,采用相转化法合成无机改性有机超滤膜.改性PVDF膜的亲水性得到显著改善,进而提高了其通量和抗污染性能.用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水,出水含油质量浓度0.2mg/L,悬浮固体质量浓度为0.2 mg/L,Toc去除率达98.86%,COD和浊度的去除率均达90%以上,粒径中值小于2 μm.研究表明,改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜.用扫描电镜对PVDF膜改性前后的污染情况进行观察和分析,并用不同的洗液对污染膜进行清洗,表明纳米Al2O3的加人明显改善了PVDF膜的抗污染性.用1%OP-10(pH值为10)表面活性剂洗液反冲洗,可使改性膜的通量恢复率达100%.     

TiO_2纳米管的掺杂改性及对水中强力霉素的光催化去除

TiO2光催化技术可将水体中的抗生素氧化为CO2、H2O和其他无毒的无机物,实现高效氧化处理的目的,且具有发展太阳光的潜力。以TiO2粉末为前驱体,采用水热法制备了未掺杂及掺杂不同比例Ni2+的TiO2纳米管,并对样品进行了SEM、TEM、XRD和UV-Vis等表征。以氙灯(250~800 nm)为光源、强力霉素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性。结果表明:TiO2粉末经水热反应后,生成了分散性较好的具有均匀中空管状结构的TiO2纳米管,管壁多层且两端开口,Ni2+的掺杂不会对TiO2纳米管的微观形貌和晶型结构产生影响;水热法合成的TiO2纳米管的N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC IV型等温线,BJH孔径分布曲线表明生成的TiO2纳米管的内径比较均一;与TiO2粉末相比,未掺杂和掺杂Ni2+的TiO2纳米管具有较好的光吸收能力,随离子掺杂量增加,样品的吸收边出现了明显的红移;当Ni2+掺杂量为1%时,制得的材料对水中强力霉素的光催化去除效果最好,在氙灯光源下反应120 min,对强力霉素的降解率高达78.1%。