纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料，通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯），并采用XRD，FTIR，FESEM，TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性，分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下，紫外光照射30 min时，纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%，明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强，可多次重复使用。     

纳米氧化锌的制备及其对对硝基氯苯的降解

采用蒸发氧化法制备纳米ZnO。当炉温为1100℃、空气流量为0．6m^3／h、锌粒加入量为5g时,得到高纯度类四锥体和柱形纳米ZnO。以该ZnO为光催化剂,对对硝基氯苯进行光催化氧化,考察了ZnO的加入量、对硝基氯苯的初始浓度、溶液pH等对对硝基氯苯降解率的影响。在ZnO质量浓度为0．5g／L、对硝基氯苯质量浓度为30mg／L、pH为7、光照时间为100min的条件下,对硝基氯苯降解率为98％。     

纳米α-MnO2催化臭氧氧化降解水中双酚A

采用水热法制备了纳米α-MnO₂催化剂，并通过XRD和SEM技术对催化剂的成分和形貌进行了表征。采用纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解水中的双酚A（BPA），考察了初始溶液pH、催化剂加入量和反应温度对BPA去除率的影响。实验结果表明，纳米α-MnO₂催化剂催化臭氧氧化降解BPA的最佳工艺条件为：催化剂加入量100 mg/L，初始溶液pH 8.5，反应温度18 ℃。在此最佳条件下处理质量浓度为10 μg/mL的BPA溶液120 min，BPA去除率为96.4%。回收洗涤后第二次使用的催化剂的BPA去除率为80.5%，第三次使用的催化剂的BPA去除率为74.1%，催化剂的活性随重复使用次数的增加而缓慢降低，活性较稳定。     

Fe-Ce/ZSM-5复合催化剂的制备及其催化性能

采用浸渍法制备了Fe-Ce/ZSM-5复合催化剂,并将其用于甲基橙的催化降解。利用单因素实验考察了溶液pH、初始甲基橙质量浓度、催化剂加入量、初始H_2O_2浓度及反应温度对准一级动力学方程反应动力学常数的影响,对催化剂的稳定性进行了测试,并探讨了甲基橙的催化降解机理。实验结果表明:在溶液pH 5.0、初始甲基橙质量浓度100 mg/L、催化剂加入量1.0 g/L、初始H_2O_2浓度20 mmol/L、反应温度20℃的优化条件下反应60min,反应动力学常数高达0.034 min~(-1),甲基橙降解率高达87%,铁离子流失量仅为0.019 mg/L;催化剂重复使用3次后,甲基橙降解率仍高于80%,保持了较高活性。     

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。     

MCM-41分子筛负载铁铈催化降解甲基橙

采用等体积浸渍法制备了负载型有序介孔Fe-Ce/MCM-41催化剂。研究了该催化剂降解甲基橙的适宜工艺条件,并采用XPS,XRD,TEM技术对该催化剂进行了表征。实验结果表明,该催化剂Fenton氧化降解甲基橙的较适宜工艺条件为:溶液pH 5.0、甲基橙溶液初始质量浓度100 mg/L、催化剂加入量2.0 g/L、H_2O_2浓度20 mmol/L,在此适宜条件下反应120 min时,甲基橙去除率接近100%。表征结果显示:Fe-Ce/MCM-41催化剂主要由铁、铈、氧、碳4种元素组成;铁与铈的摩尔比接近3∶1;铁和铈主要以Fe_3O_4和CeO_2的形态存在于催化剂表面。     

Bi2WO6催化剂的合成和表征及其光催化活性

以Bi（NO3）3和Na2WO4为原料，采用水热法合成了可见光催化剂Bi2WO6，并采用X射线衍射仪和BET法对其进行了表征。考察了合成温度、Bi2WO6加入量、邻氯苯酚（2-CP）浓度、溶液pH等对2-CP光催化降解效果的影响。实验结果表明：在加入140℃下合成的Bi2WO6催化剂1g／L、原始pH（pH=5．85）、可见光光照210min的条件下，对质量浓度为20mg／L的2-CP溶液进行处理，2-CP去除率最高为97．2％；添加少量H2O2对2-CP的降解有促进作用。     

复合光催化材料Ag-AgCl/石墨烯的制备及性能

以原位化学沉淀;光还原法制备了Ag-AgCl/石墨烯复合光催化材料。以罗丹明B为模型降解物，研究了其可见光催化性能。实验结果表明：石墨烯的引入使Ag-AgCl/石墨烯催化剂催化活性提高；当初始罗丹明B质量浓度为5 mg/L时，可见光照射60 min后罗丹明B的降解率可达99%；降解率随初始罗丹明B质量浓度的增加而减小。Ag-AgCl/石墨烯具有很高的可见光催化活性和稳定性。     

TiO2/AC复合催化剂光催化降解布洛芬

以钛酸丁酯为钛源、粉末活性炭为载体，采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载型二氧化钛（TiO₂/AC）复合催化剂，并运用XRD和FE-SEM技术对其进行了表征。在紫外光条件下，研究了TiO₂/AC光催化降解布洛芬的影响因素。研究结果表明：布洛芬质量浓度为40 mg/L时，在室温、焙烧温度500 ℃、TiO₂/AC催化剂加入量2.0 g/L、溶液pH 3.0的最佳条件下，光催化降解180 min时布洛芬的降解率达85.6%；阴离子Cl^-和NO₃^-对布洛芬的降解有强烈的抑制作用；阳离子Fe²⁺和Cu²⁺及氧化性物种H₂O₂对布洛芬的降解均呈现两面性，随物种浓度的增加，布洛芬的降解率先增大后减小；该催化剂具有良好的稳定性，可多次重复使用而不失活。     

用Co3O4催化剂光催化氧化活性染料

以沉淀一热解法制备了纳米级Co3O4催化剂，并用X射线衍射仪、红外光谱仪对Co3O4催化剂进行了表征。以300W高压汞灯为光源，研究了Co3O4催化剂对不同活性染料的光催化氧化活性。实验结果表明：在活性染料质量浓度为20mg／L、250mL染料溶液中Co3O4催化剂加入量为150mg、反应2h的条件下，Co3O4催化剂对B—GFF黑、B—RN蓝、K—NR艳蓝3种活性染料溶液的脱色率分别为95％，87％，77％；适当加入酸或碱有利于提高处理效率，反应后染料溶液的pH为7．12～8．37，染料溶液初始pH为10．00时的脱色率最高为100％；Co3O4催化剂具有一定的再利用价值。     

具有共轭结构的CDPVA/ZnO复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

CDPVA是一种具有共轭多烯序列的聚乙烯醇(PVA)衍生物。通过低温热处理法制备了CDPVA/ZnO复合光催化剂。表征结果显示,PVA经低温热处理后形成了具有一定共轭结构的CDPVA并包覆于纳米ZnO颗粒表面,提高了光催化剂的可见光响应能力,有效促进了光生空穴和电子的分离。当PVA与纳米ZnO的质量比为1∶100时,CDPVA/ZnO的可见光催化活性最高;在催化剂投加量为0.5 g/L、初始罗丹明B质量浓度为4 mg/L、可见光照射50 min的条件下,罗丹明B降解率为97.51%,明显优于纯纳米ZnO;CDPVA/ZnO循环使用9次后仍保持较高的罗丹明B降解率,表明CDPVA的包覆有效抑制了纳米ZnO的光腐蚀,提高了光催化剂的稳定性。     

WO3/γ-Bi2MoO6异质结的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法—浸渍法制备了WO₃/γ-Bi₂MoO₆纳米异质结复合可见光催化剂（简称光催化剂）,用XRD、SEM、XPS和UV-Vis分光光度法对其进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了光催化剂的催化性能。表征结果显示：WO₃分散在γ-Bi₂MoO₆晶体表面,未进入晶格内部;与WO₃和γ-Bi₂MoO₆相比,WO₃/γ-Bi₂MoO₆在紫外和可见光区的吸收强度均有所提高,且对光的吸收发生了明显的红移,禁带宽度变窄;二者形成的p-n型异质结能及时有效地促进光生电子-空穴对的分离,提高催化活性。实验结果表明：WO₃/γ-Bi₂MoO₆的催化活性优于WO₃和γ-Bi₂MoO₆;在甲基橙溶液初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂WO₃（1.0%）/γ-Bi₂MoO₆加入量为1 g/L时,反应3 h时甲基橙的降解率最高（达97.48%）,甲基橙溶液中TOC的去除率也最高（为92.0%）。     

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。     

WO_3/Ag_3VO_4复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用超声辅助沉淀法—浸渍法制备了WO3/Ag3VO4复合光催化剂,对其进行了表征,考察了其在可见光条件下对罗丹明B的催化降解性能,并对催化机理进行了探讨。表征结果显示:WO3紧密包覆在Ag3VO4颗粒的表面,并未改变Ag3VO4的晶体结构;与Ag3VO4和WO3相比,WO3/Ag3VO4的吸收带边发生了红移。实验结果表明:w(WO3)为3.5%时,WO3/Ag3VO4对罗丹明B的可见光催化降解效果最好;在光催化剂加入量0.8 g/L、初始罗丹明B质量浓度10 mg/L的条件下,于室温下光照180 min时的罗丹明B去除率达95.76%,TOC去除率达96.5%;WO3与Ag3VO4在能带间的耦合作用下形成异质结结构,很好地抑制了光生电子-空穴对的复合。     

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。     

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。     

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。     

TiO2-Cu2O/蒙脱土复合光催化剂的制备与性能

以钠基蒙脱土（MMT）为载体，先采用溶胶-凝胶法将纳米TiO₂引入到MMT层间，再采用化学沉积法将纳米Cu₂O负载在TiO₂/MMT上，制备出TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、紫外-可见漫反射技术对催化剂进行了表征。以甲基橙为目标污染物，考察了催化剂的光催化性能。表征结果显示：TiO₂与Cu₂O均匀分布在MMT的表面与片层孔隙中;TiO₂-Cu₂O/MMT结合了TiO₂和Cu₂O的特性，拓宽了催化剂的光吸收范围。实验结果表明，在光源为可见光、初始甲基橙质量浓度为20 mg/L、光催化剂加入量为2 g/L的条件下，TiO₂-Cu₂O/MMT纳米复合光催化剂对甲基橙的光催化降解效果明显优于单一负载的Cu₂O/MMT和TiO₂/MMT，大幅提高了催化剂的光催化效率，反应300 min时TiO₂-Cu₂O/MMT对甲基橙溶液的脱色率达到93%。     

BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备了BiPO_4-BiVO_4复合光催化剂,运用XRD,SEM,UV-Vis DRS技术对其进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物考察了复合光催化剂在模拟太阳光下的光催化性能。实验结果表明:当BiPO_4与BiVO_4的摩尔比(磷钒比)为2∶8时BiPO_4-BiVO_4的光催化性能最优,光照180 min时对亚甲基蓝(初始质量浓度5mg/L)的降解率达96.20%,反应速率常数为0.018 1 min-1,明显优于单纯BiPO_4和BiVO_4。表征结果显示:单斜相的BiPO_4与BiVO_4晶粒实现了复合生长,BiPO_4-BiVO_4(磷钒比2∶8)的晶粒粒径比单纯BiPO_4和BiVO_4小;复合光催化剂在紫外光和可见光区均具有较好的光响应,且其禁带宽度较BiPO_4明显减小。