Mn-N/TiO_2光催化剂的制备及甲基橙的降解

采用溶胶-凝胶法制备了新型Mn-N共掺杂纳米TiO_2复合光催化剂(Mn-N/TiO_2),采用EDX,SEM,UV-Vis,XRD技术对其进行了表征,并将其用于水中甲基橙的可见光催化降解,考察了制备条件对其光催化性能的影响。表征结果显示:Mn-N/TiO_2光催化剂的粒径约为25 nm,且分散性较好;Mn-N共掺杂可增强TiO_2在可见光区域的吸收。实验结果表明:Mn-N/TiO_2的最佳制备条件为硝酸锰、尿素、无水乙醇、冰醋酸与钛酸四丁酯的摩尔比分别为0.000 6,0.24,10,6,焙烧温度400℃;采用最佳条件下制得的Mn-N/TiO_2于可见光下催化处理初始质量浓度为60 mg/L的甲基橙溶液60 min,甲基橙的降解率达92%。     

机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸(HPW)改性TiO_2,并固载于膨润土上,再经机械力化学活化,得到机械力化学活化HPW-TiO_2/膨润土(MCA-HPW-TiO_2/膨润土)复合光催化剂。采用XRD,SEM,EDS技术对复合光催化剂进行了表征,并将其用于甲基橙的紫外光催化降解。表征结果显示:活性组分TiO_2和HPW成功固载于膨润土上;在机械力化学活化作用下,膨润土层间结构遭到破坏,TiO_2的XRD特征峰形呈弥散状态。实验结果表明:机械力化学活化作用对HPW-TiO_2/膨润土的光催化性能提升效果显著;在酸性及近中性条件下MCA-HPWTiO_2/膨润土均具有较高的催化活性;在溶液p H 6.2、初始甲基橙质量浓度10 mg/L、反应时间180 min、MCAHPW-TiO_2/膨润土投加量1 g/L的条件下,甲基橙去除率达88.27%;该光催化降解过程符合一级动力学模型。     

聚苯乙烯/CdS/TiO_2双壳层核壳纳米颗粒可见光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶法,在聚苯乙烯(PS)/CdS核壳纳米颗粒表面包覆致密TiO_2层,制备出具有双壳层结构的PS/CdS/TiO_2纳米复合颗粒,考察了制备条件对材料结构的影响,并利用甲基橙溶液对其光催化性能进行了评价。SEM、TEM、XRD和FTIR分析结果表明,制得的微球单分散性良好,壳层包覆完整,厚度均匀。PS/CdS/TiO_2制备的适宜反应时间为12~18 h,适宜反应pH为7~9。PS/CdS/TiO_2较PS/CdS具有更为优异的可见光催化性能。     

PANI-TiO_2光催化剂的制备及其降解甲基橙的性能

采用溶胶-凝胶法和原位氧化聚合法制备了新型聚苯胺修饰纳米TiO_2(PANI-TiO_2)复合光催化剂。以甲基橙溶液模拟有机染料废水,考察了过硫酸钾加入量、苯胺加入量、盐酸浓度及反应温度对PANI-TiO_2复合光催化剂降解甲基橙性能的影响。采用XRD,UV-vis,FTIR技术对PANI-TiO_2复合光催化剂进行了表征。实验结果表明:PANI-TiO_2复合光催化剂降解甲基橙的最适宜工艺条件为:n(过硫酸钾):n(钛酸四丁酯)=0.1,n(苯胺):n(钛酸四丁酯)=0.11,盐酸浓度2 mol/L,反应温度20℃,在此最适宜条件下,反应时间为60 min时,甲基橙降解率为97%。表征结果显示:与TiO_2相比,PANI-TiO_2复合光催化剂明显发生了红移现象,带隙变窄,有利于光催化反应效率的提高;与PANI相比,PANI-TiO_2复合光催化剂的红外特征峰向低波数的方向发生偏移;PANI-TiO_2复合光催化剂为锐钛矿型。     

TiO_2-Ag_3PO_4光催化剂的制备及其紫外光催化性能

采用化学沉淀法(两步法)制备了TiO_2-Ag_3PO_4复合光催化剂,考察了该光催化剂紫外光催化降解阳离子染料番红花红T(简称ST)的性能。实验结果表明:在TiO_2-Ag_3PO_4投加量0.7 g/L,初始ST质量浓度70 mg/L、不调节溶液pH的条件下,紫外光照射35 min时的ST降解率高达97.9%;TiO_2-Ag_3PO_4复合光催化剂的光催化性能明显优于单一光催化剂Ag_3PO_4和TiO_2,同时也明显优于Ag-AgCl/Ag_3PO_4复合光催化剂;避光条件下反应40 min,TiO_2-Ag_3PO_4对ST的吸附量仅为2.3 mg/g;TiO_2-Ag_3PO_4在室内自然光下也具有一定的光催化活性;TiO_2-Ag_3PO_4的光催化活性在酸性条件下要优于碱性条件;TiO_2-Ag_3PO_4重复使用5次后,其光催化活性无明显下降,稳定性较好。     

Ag_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2/膨胀石墨复合光催化剂的制备及甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为钛源、膨胀石墨(EG)为载体,通过溶胶凝胶-浸渍法制备了Ag_6P_2W_(18)O_(62)/TiO_2/EG复合光催化剂。采用SEM,EDS,XRD,FTIR,UV-vis等技术对其进行表征,研究了该催化剂在紫外光及可见光下对甲基橙的降解性能。表征结果显示:Ag_6P_2W_(18)O_(62)被成功负载到TiO_2上且保持Dawson结构;经Ag_6P_2W_(18)O_(62)表面修饰后的复合光催化剂可见光吸收性能增强;EG提供的丰富孔道有利于有机污染物吸附去除。实验结果表明:在甲基橙质量浓度为20 mg/L、催化剂加入量为1.0 g/L、反应温度为25℃的条件下,n(Ag)∶n(Ti)=1∶16时的复合光催化剂(ATE-2)的紫外光、可见光催化活性最佳;紫外光下反应70 min时甲基橙去除率为96.5%,可见光下反应40 h时甲基橙去除率为83.5%;ATE-2使用5次后,反应70 min时,其甲基橙去除率仍为92.5%。     

ZnO/α-Fe2O3复合材料对偶氮染料的降解

采用水热法制备了ZnO/α-Fe₂O₃复合光催化剂，并用XRD、SEM、UV-Vis和FTIR等多种手段进行了表征，考察了该催化剂对溶液中橙Ⅱ和甲基橙的光催化降解性能。表征结果显示，负载ZnO后，ZnO/α-Fe₂O₃催化剂的吸光范围变宽，禁带宽度变窄，催化活性增强。实验结果表明：在ZnO/α-Fe₂O₃中ZnO的质量分数为30%、ZnO/α-Fe₂O₃催化剂加入量为1.0 g/L、甲基橙或橙Ⅱ质量浓度为5 mg/L、暗反应时间为30 min、光反应时间为120 min的条件下，该催化剂对甲基橙和橙Ⅱ的催化降解效果最好，甲基橙和橙Ⅱ的去除率分别为62.2%和64.7%；该催化剂连续使用5次后，对甲基橙的去除率从62.2%缓慢下降到54.9%，表现出较好的稳定性和重复使用性能。     

水热处理温度对TiO2/Al2O3膜催化剂光催化性能的影响

采用阳极氧化—水热处理法制备了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂，研究了水热处理温度对该催化剂膜层TiO₂晶相转变和形貌特征的影响，并以甲基橙溶液为模拟染料废水，考察了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂的光催化性能。表征结果显示：该催化剂的膜层具有规整的孔径分布；经水热处理后，该催化剂的比表面积明显增大，当处理温度高于300℃时，膜层出现结焦封孔现象。实验结果表明：采用TiO₂/Al₂O₃膜光催化降解甲基橙，在反应时间为120 min、反应温度为35℃、TiO₂/Al₂O₃用量为8.8 g/L、甲基橙溶液质量浓度为200 mg/L的条件下，甲基橙降解率为85.3%;TiO₂/Al₂O₃重复使用7次后，甲基橙降解率为74.2%，表现出良好的光催化性能。     

PW_(12)/g-C_3N_4光催化降解甲基橙

采用浸渍法制备了磷钨酸(PW12)/g-C3N4复合光催化剂,并将其用于溶液中甲基橙的光催化降解,运用IR技术对使用前后的光催化剂进行了表征。表征结果显示,PW12和g-C3N4的结构未在浸渍负载中发生改变,且PW12和g-C3N4结合牢固。实验结果表明:最佳的PW12负载量(光催化剂中PW12的质量分数)为50%;光催化降解甲基橙的优化反应条件为初始甲基橙质量浓度5 mg/L、光催化剂加入量0.6 g/L、初始溶液p H=7;在优化条件下,分别采用紫外光、模拟太阳光、可见光照射120 min后,甲基橙的降解率分别为96.59%,82.23%,42.78%;该光催化剂固载良好,使用中不易发生溶脱,稳定性好,可重复使用。     

负载Pt对锐钛矿-板钛矿双相TiO_2光催化性能的影响

采用水热法合成了板钛矿-锐钛矿双相TiO_2,通过浸渍和氢还原法将贵金属Pt负载在双相TiO_2表面制成Pt/双相TiO_2催化剂。TEM表征结果显示:Pt/双相TiO_2催化剂中Pt的晶粒尺寸很小,晶粒尺寸分布较窄;低负载量(质量分数0.2%和2.0%)时,Pt晶粒在TiO_2表面分布非常均匀,Pt负载量达到4.0%时,Pt晶粒在TiO_2表面的分散性变差。光催化活性实验结果表明:负载Pt能显著提高双相TiO_2催化剂的甲基橙降解率;2.0%Pt/双相TiO_2催化剂的光降解性能最佳。光催化活性提高的主要原因是由于Pt颗粒的电子贮存能力促进了光生电子-空穴对的分离。     

络合-电沉积法制备TiO_2纳米管负载Ag光催化剂

采用柠檬酸钠作为络合剂,通过络合-电沉积法制备了TiO2纳米管负载Ag光催化剂(Ag/TiO2NTs),通过FE-SEM和XRD等手段对Ag/TiO2NTs进行了表征。以偶氮染料甲基橙(MO)为目标降解物,考察了不同制备条件对Ag/TiO2NTs光催化性能的影响。表征结果显示,柠檬酸钠可以有效调控Ag+的电化学还原过程,实现Ag纳米颗粒在TiO2纳米管表面的均匀负载。实验结果表明:以在n(柠檬酸钠)∶n(Ag NO3)=1、电流密度为0.4 m A/cm2、煅烧温度为500℃的条件下制得的Ag/TiO2NTs作为光催化剂(Ag负载量为1.97%(x)),处理初始质量浓度为20 mg/L、初始溶液p H为9的MO溶液,光催化反应120 min后MO去除率为86.53%;经过6次的重复使用,Ag/TiO2NTs催化剂光催化降解MO的去除率基本稳定在80%以上。     

分子识别作用下光催化降解偶氮染料酸性红GR

合成了β-环糊精(β-CD)与偶氮染料酸性红GR(ARGR)的包结物,并采用红外光谱仪对ARGR、β-CD及β-CD与ARGR的包结物进行了表征,表征结果显示,β-CD与ARGR的包结物的特征峰的峰形和强度与β-CD相似,但峰位有明显的偏移,说明ARGR进入了β-CD空腔与β-CD发生了分子识别作用。采用TiO2作为催化剂,研究了β-CD分子识别后ARGR的光催化降解行为,实验结果表明,在ARGR质量浓度为20.0 mg/L、β-CD浓度为1.8×10-5 mol/L、体系pH为4.0、TiO2加入量为1.0 g/L、光催化反应时间为60 min的条件下,经β-CD分子识别后ARGR的光催化降解率可达100%。     

石墨烯量子点/Bi2WO6的制备及其对抗生素的降解性能

采用一步水热法与两步水热法制备了GQDs/Bi₂WO₆（GQDs为石墨烯量子点）复合材料,利用氙灯为光源,考察了暗反应与光反应条件下GQDs/Bi₂WO₆对目标污染物环丙沙星的吸附性能与光催化性能,并对所制备的部分材料进行了表征。实验结果表明,相比于纯Bi₂WO₆,一步法制备的0.20GQDs/Bi₂WO₆（柠檬酸CA与 Bi₂WO₆物质的量比为0.2）和两步法制备的2%GQDs/Bi₂WO₆（GQDs与Bi₂WO₆的质量比为2%）有着相对更好的吸附性能与光催化性能。其中,0.20GQDs/Bi₂WO₆光催化效果最好。暗反应30 min后,环丙沙星吸附去除率为50.4%。光反应60 min后,环丙沙星的光催化去除率为42.6个百分点,总去除率达93.0%。表征结果显示,0.20GQDs/Bi₂WO₆的比表面积最大,且光生空穴和电子复合概率也相对较低。     

二氧化钛/石墨烯气凝胶的制备及其可见光催化性能

以不同m（氧化石墨）∶V（钛酸四丁酯）的氧化石墨和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热还原法制备4种TiO₂/石墨烯气凝胶。采用XRD谱图、FESEM照片、拉曼光谱谱图和能谱谱图对样品的结构、形貌、组成元素进行了表征分析。以溶液中罗丹明B的降解率作为评价指标,考察了4种TiO₂/石墨烯气凝胶的可见光催化性能。实验结果表明：随着氧化石墨含量的增加,石墨烯对TiO₂的包覆变好,石墨烯与TiO₂ 成功复合形成三维气凝胶;罗丹明B在TiO₂/石墨烯气凝胶体系中的光催化降解反应属于一级反应,4种TiO₂/石墨烯气凝胶对罗丹明B的最高降解率和反应速率分别是纯TiO₂体系的4.5倍和9.9倍,实现了TiO₂的可见光催化。     

离子液体辅助合成Nd掺杂TiO_2的可见光催化性能

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼([C4MIM]BF4)的辅助下,采用溶胶-凝胶法制备了Nd掺杂Ti O2光催化剂(Nd-Ti O2(IL))。实验结果表明:在加入[C4MIM]BF4、n(Nd)∶n(Ti O2)=2.5%的条件下制得的Nd-Ti O2(IL)(记作2.5%Nd-Ti O2(IL))的光催化性能最好;在初始亚甲基蓝质量浓度10 mg/L、2.5%Nd-Ti O2(IL)加入量1 g/L的条件下,光催化反应180 min,亚甲基蓝降解率为84%,2.5%Nd-Ti O2(IL)光催化降解亚甲基蓝的表观速率常数为0.010 9 min-1。表征结果显示:Nd的掺杂抑制了Ti O2晶粒长大,增大了Ti O2的比表面积,2.5%Nd-Ti O2(IL)的比表面积为80.77 m2/g;[C4MIM]BF4的加入提高了Ti O2的晶化度;Nd以Nd3+的形式,通过晶格取代方式进入Ti O2晶格。     

超声-紫外光协同催化体系降解水中菲

以纳米TiO_2为催化剂,采用超声-紫外光协同催化体系降解水中菲,并考察了菲降解率的影响因素。实验结果表明:不同类型TiO_2对菲降解率的大小顺序为锐钛矿型TiO_2P25型TiO_2金红石型TiO_2;超声-紫外光协同催化体系对菲的降解率大于单独超声体系或紫外光催化体系,且均遵从一级反应动力学规律;在超声频率为60k Hz、声强为0.233 W/cm2、TiO_2投加量为0.06 g/L、pH为4.0、H_2O_2浓度为19.59 mmol/L的条件下降解75 min后,超声-紫外光协同催化体系对初始质量浓度为0.96 mg/L的菲的降解率可达76.78%。     

磁性分子筛负载TiO2复合光催化剂的制备及性能

采用超声辅助水热法合成了磁性分子筛Fe₃O₄/SSZ-13,然后通过溶胶-凝胶法对其继续负载TiO₂制得复合光催化剂TiO₂-Fe₃O₄/SSZ-13。借助XRD,FTIR,SEM,TEM,VSM,UV-Vis,PL对其形貌、结构及性能进行了表征,并考察了其光催化性能。表征结果表明,Fe₃O₄的加入不会改变分子筛的原有结构,复合材料的光响应范围扩大,电荷分离效率提高。降解实验结果表明,光照40 min时活性艳红的去除率可达89.7%,光照60 min时活性艳红去除率可达最大（93.6%）,较TiO₂提高了5.7%。此外,这种材料还具有较强的磁性,饱和磁化强度为17.80 （A·m²）/kg,可通过外加磁场回收。     

还原氧化石墨烯-TiO_2纳米管复合光催化剂的制备及其对CO_2的光催化还原性能

以石墨粉和纳米TiO2为原料,采用水热法合成了还原氧化石墨烯(RGO)-TiO2纳米管复合光催化剂。运用XRD,TEM,FTIR和UV-Vis DRS技术对该复合光催化剂进行了表征,并考察了其在模拟太阳光下催化还原CO2的活性。表征结果显示:尺寸均一的TiO2纳米管均匀生长在RGO片层表面;RGO的引入拓宽了TiO2纳米管的光响应范围。实验结果表明:TiO2纳米管与适量RGO复合后,光催化还原CO2的活性明显增强;在GO加入量(水热合成时GO质量占GO与TiO2总质量的百分比,GO质量以氧化石墨计)为5%、光催化剂加入量为1.5 g/L的最佳条件下,光催化剂的催化活性是复合前的4倍;RGO-TiO2纳米管复合光催化剂具有良好的重复使用性能。     

CuO/AC@SiO_2的制备及对H_2S的深度脱除

采用模板法在CuO外包裹一层具有介孔结构的SiO_2,制备了CuO/AC@SiO_2。采用X射线衍射仪对CuO/AC@SiO_2的结构和催化活性位点进行了表征。通过固定床气固吸附实验,研究了CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附脱除性能。表征结果显示,CuO是催化氧化H_2S的活性中心,被氧化成Cu2O后吸附脱除H_2S的性能下降。实验结果表明:CuO/AC吸附H_2S时的有效穿透时间为117 min,CuO/AC@SiO_2的有效穿透时间提高到141 min,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附性能明显提高;以Cu(NO_3)_2为前驱体的CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量高于以Cu(AC)_2为前驱体;在Cu(NO_3)_2为前驱体、m(正硅酸乙酯)∶m(CuO/AC)=0.7、吸附温度为90℃的最佳条件下,CuO/AC@SiO_2对H_2S的吸附量达17.40 mg/g。