TiO_2/SiO_2@γ-Fe_2O_3光催化剂的制备及其光催化性能

以共沉淀法制备的纳米Fe3O4为核,以正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶-凝胶法制备了SiO2@Fe3O4壳-核结构纳米颗粒,再以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法、经焙烧制得TiO2/SiO2@γ-Fe2O3磁性纳米光催化剂。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面分析仪、振动磁强计对光催化剂的结构进行了表征,以苯酚溶液为模拟废水对光催化剂的光催化性能进行了评价。实验结果表明:经500℃焙烧的光催化剂活性相为锐钛矿型TiO2;在苯酚溶液初始浓度为0.2mmol/L、苯酚溶液pH为7的条件下,COD去除率为70.9%。     

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。     

MnOx/ACF负载型催化剂常温催化氧化二氯甲烷

采用浸渍法在活性碳纤维（ACF）上负载MnO_x制备了MnO_x/ACF催化剂,考察了将其用于常温催化氧化二氯甲烷的活性和稳定性。实验结果表明,MnO_x负载量（质量分数）为9%的9%MnO_x/ACF催化剂活性最高,在反应温度为25 ℃、二氯甲烷质量浓度为600 mg/m³时,反应90 min后9%MnO_x/ACF催化剂对二氯甲烷的去除率达71%。9%MnO_x/ACF催化剂重复使用5次后对二氯甲烷的去除率仍可达57%,具有较好的重复使用性能。催化剂表面的主要元素为C、O和Mn,且Mn主要以Mn⁴⁺形式存在。使用后的催化剂中存在二氯甲烷降解的中间产物甲酸盐和甲氧基物种,说明二氯甲烷已被成功降解。     

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。     

负载型金属催化剂的制备及印染废水的催化氧化处理

采用浸渍沉淀法制备负载型金属催化剂，考察了载体种类、活性组分种类、活性组分配比（n（Fe2+）∶n（Mn2+））、浸渍液浓度（以Mn2+计）、煅烧温度和煅烧时间对催化剂性能的影响。实验结果表明：活性炭负载FexOy-MnOx型催化剂具有较高的活性；将在浸渍液浓度0.5 mol/L（以Mn2+计）、n（Fe2+）∶n（Mn2+）=1∶2、煅烧温度250 ℃，煅烧时间8 h条件下制备的催化剂用于印染废水（COD=584 mg/L、色度500倍）的处理，在臭氧流量0.8 L/min、废水pH 7、催化剂加入量40 g/L、反应时间60 min的条件下，印染废水COD的去除率为83.2%；该催化剂具有良好的稳定性，连续使用6次后的COD去除率仍可达到61.1%。     

TiO2载体对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性的影响

以TiO₂为载体,选取过渡金属元素Mn为活性组分,稀土金属元素Ce为活性助剂,采用分步共混法制备了Mn-Ce/TiO₂催化剂（活性组分负载量16%）,系统研究了TiO₂载体的晶型和晶粒尺寸对催化剂脱硝活性的影响。实验结果表明：分别以锐钛矿型和金红石型TiO₂为载体制备的催化剂,其低温脱硝活性相差不大,活性组分均以无定型态高度分散于载体中,以金红石型TiO₂为载体制备的催化剂中部分TiO₂转变为锐钛矿型;以不同晶粒尺寸TiO₂载体制备的催化剂的低温脱硝活性相差较大,比表面积较大、晶粒尺寸较小的TiO₂载体制备的催化剂,其脱硝活性低于晶粒尺寸较大的TiO₂载体制备的催化剂。     

氮掺杂活性炭催化湿式氧化—Ca（OH）2沉淀工艺去除草甘膦废水中的磷

用30%（w）H₂O₂溶液氧化处理活性炭（AC）,再以三聚氰胺为含氮前驱体经高温处理制得氮掺杂AC催化剂。采用催化湿式氧化（CWO）法去除草甘膦废水中的有机磷（OP）,将其彻底氧化降解为PO₄^3-,再利用Ca（OH）₂沉淀法去除总磷（TP）。表征结果显示：氮掺杂改性可在AC表面形成多种含氮碱性官能团,从而提高其对OP的催化氧化活性。实验结果表明：在温和的工艺条件下（130 ℃,1 MPa）,该催化剂对不同来源废水的OP去除率均高于90%;当m（Ca（OH）₂）∶m（TP）为20时,Ca（OH）₂沉淀可有效去除CWO出水中的TP,最终出水TP质量浓度小于5 mg/L,可有效缓解后续生化系统除磷的压力。     

制备条件对Mn-Fe/TiO2催化剂低温脱硝性能的影响

通过浸渍法制备了一系列Mn-Fe/TiO2催化剂，并采用XRD技术对其进行了表征，考察了锰前体种类、负载量（活性组分质量占载体质量的百分比）、Fe含量（Fe物质的量占活性组分物质的量的百分比）、焙烧温度等因素对催化剂低温选择性催化还原NO性能的影响。实验结果表明：以乙酸锰为前体制备的催化剂的脱硝活性明显高于以硝酸锰为前体制备的催化剂;负载量的增加有利于脱硝活性的提高，而Fe的添加对提高催化剂的活性有重要作用，但Fe含量超过15%后，对催化剂脱硝性能的影响并不明显;焙烧温度超过650 ℃时会使活性组分的结晶度提高，导致脱硝活性的降低。在锰前体为乙酸锰、负载量为15%、Fe含量为15%、焙烧温度为500 ℃、焙烧时间为6 h、反应温度为200 ℃的条件下，Mn-Fe/TiO2催化剂的NO转化率约为95%。     

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。     

MnO_2陶粒臭氧氧化催化剂的制备及其性能

以凹凸棒土为载体、MnO_2为活性组分,制备了MnO_2陶粒臭氧氧化催化剂,并以草酸为模拟污染物,采用响应面法对催化剂的制备条件进行了优化。实验结果表明:各因素对草酸去除率影响的显著性顺序为MnO_2投加量盐酸溶液质量分数煅烧时间煅烧温度。催化剂的最佳制备条件为:MnO_2投加量200 mg/g,盐酸溶液质量分数20%,煅烧时间2 h,煅烧温度400℃。在初始草酸质量浓度150 mg/L、溶液pH 3.11、臭氧投加量8.10 mg/min、臭氧-氧气曝气量400 m L/min的条件下,最佳条件制备的催化剂在反应30 min时的草酸去除率达66.99%。催化剂具有良好的活性稳定性,且催化过程中Mn~(2+)溶出量低。催化剂具有较大的比表面积,负载的MnO_2类型为α-MnO_2和β-MnO_2。     

蜂窝状Ce/Cr掺杂Cu基催化剂用于乙烷的催化燃烧

以蜂窝堇青石陶瓷为载体,采用浸渍法负载氧化铝涂层和活性组分,制备了蜂窝状Ce/Cr掺杂Cu基催化剂。运用BET,XRD,XPS,H₂-TPR技术对催化剂进行了表征,并对其乙烷催化燃烧活性进行了评价。表征结果显示,Ce/Cr掺杂提高了催化剂表面化学吸附氧的含量,提升了催化剂在较低温度下的氧化还原性能。实验结果表明：在入口乙烷质量浓度2 000 mg/m³、反应空速20 000 h^-1的条件下,Cu-Ce催化剂较Cu催化剂的T₅₀和T₉₀（乙烷转化率为50%和90%时的反应温度）分别降低了46 ℃和101 ℃,降幅高于Cu-Cr催化剂的38 ℃和78 ℃;较高反应空速（30 000 h^-1）对催化反应不利,乙烷浓度对催化剂活性的影响不明显;550 ℃下Cu-Ce催化剂对乙烷的转化率100 h内保持在99%以上,表现出良好的稳定性。     

活性炭复合材料负载催化剂催化臭氧氧化处理石化废水

采用催化臭氧氧化深度处理某石化厂炼油废水,制备了活性炭复合材料负载催化剂(Fe_2O_3/ACNT),与几种常见负载催化剂进行了物性和COD去除效果的对比,并对Fe_2O_3/ACNT的催化效果和稳定性进行了详细分析。结果表明:催化剂的催化臭氧氧化活性由高到低的顺序为Fe_2O_3/ACNTFe_2O_3/活性炭Fe_2O_3/Al2O3Fe_2O_3/陶粒;Fe_2O_3/ACNT催化剂具有较高的比表面积、孔体积、强度和吸水率,使COD去除率由单独臭氧氧化时的约20%提高到66.8%。在催化剂填充量200 m L、废水pH 7.6、臭氧投加量200 mg/L、体积空速1 h~(-1)的条件下运行30d,COD去除率平均达65.1%,出水COD均值为40.8 mg/L,最高值为44.3 mg/L,满足外排水COD小于50 mg/L的指标。催化剂稳定性良好,运行30 d活性未见明显降低,具有在环保领域应用的前景。     

整体式催化剂选择性催化氧化硫化氢

在堇青石蜂窝陶瓷基体上分两步涂覆了SiO₂和TiO₂两种涂层,再通过浸渍法制备了V₂O₅/TiO₂-SiO₂/堇青石整体式催化剂。采用BET、XRD、XRF、SEM和H₂-TPR等方法对催化剂进行了表征,并对催化剂的H₂S选择性催化氧化活性进行了评价。结果表明：V₂O₅负载量为20%（w）时,催化剂的活性最好;在反应温度180 ℃、空速3 000 h^-1、V（O₂）∶V（H₂S）=0.5的条件下,转化率达96.94%,硫产率达95.41%。在40 h的稳定性试验过程中,转化率稳定在96%左右,硫产率稳定在94%左右,催化剂的稳定性较好。与传统颗粒状催化剂相比,该整体式催化剂更具工业应用前景。     

CeO_2/三维石墨烯催化臭氧氧化降解刚果红

采用原位氧化还原法制备了三维石墨烯负载型CeO_2催化剂(CeO_2/3D GN),采用XRD、FTIR、SEM、比表面积和零电荷点测定等方法对其进行了表征,并考察了CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化降解水中刚果红染料的影响因素。表征结果显示:CeO_2/3D GN具有相互连通的三维网络结构;CeO_2纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中;比表面积为190.89 m~2/g;零电荷点pH_(zpc)为7.36。实验结果表明:CeO_2/3D GN非均相催化臭氧氧化体系比单独臭氧氧化体系对刚果红溶液的脱色率提高了60.56百分点;连续5次重复利用CeO_2/3D GN,刚果红溶液脱色率为96.50%~98.00%;在臭氧流量为20 mg/min、催化剂投加量为1.5 g/L、初始溶液pH为7.00的最佳工艺条件下反应15 min,刚果红溶液脱色率可高达94.65%。     

几种金属氧化物催化臭氧氧化降解p-CBA

选择Al₂O₃,TiO₂,MnO₂,Fe₃O₄ 4种金属氧化物对溶液中的对氯苯甲酸（p-CBA）进行催化臭氧氧化降解。催化剂的表征结果显示：TiO₂具有最大的比表面积,为93.84 m²/g,Al₂O₃的比表面积最低,仅为10.28 m²/g;MnO₂和Fe₃O₄表面含有大量强酸性位,故其等电点较低,分别为1.45和1.82。4种催化剂对p-CBA的吸附能力与其比表面积相关,而催化臭氧氧化活性高低却与其等电点的高低顺序一致。Al₂O₃具有最高的等电点（6.92）,也表现出相对较强的催化臭氧氧化活性。在臭氧通量6 mg/min、p-CBA初始质量浓度40 mg/L、Al₂O₃投加量0.5 g/L、反应时间40 min的条件下,p-CBA去除率达到58.6%,远高于单独臭氧化和吸附过程的去除率。     

CeO2/TiO2纳米管催化剂脱硝性能研究

利用废气中本身含有的CO催化还原烟气中的NO_x,可以实现以废治废。采用TiO₂纳米管负载CeO₂,制备CeO₂/TiO₂纳米管催化剂,并对其进行了SEM表征及影响因素实验。实验结果表明：在n（Ce）∶n（Ti）=3∶7、焙烧温度500 ℃、焙烧时间3 h时制备的CeO₂/TiO₂纳米管催化剂形貌较好,表面颗粒分布相对均匀;反应温度400~600 ℃时NO脱除率达98%;该催化剂具有一定的抗氧性能;当n（SO₂）∶n（NO）=（1∶2）~（2∶1）时,NO脱除率仍然在95%以上。     

微波强化CWPO工艺CuO_x-CeO_2/GAC催化剂的制备及其对二甲亚砜的降解

以颗粒活性炭(GAC)为载体、铜为活性组分、铈为助剂组分、草酸钠为沉淀剂,采用浸渍焙烧法制得CuO_x-CeO_2/GAC催化剂。以H_2O_2为氧化剂,微波强化催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理二甲亚砜(DMSO)初始质量浓度为1 000 mg/L的废水,处理3 min后DMSO去除率达93.8%。催化剂第7次使用时DMSO去除率仍保持在75%以上。初始废水pH在3~9范围内,DMSO去除率均在85%以上。助剂Ce的加入提高了催化剂表面活性组分的分散性和稳定性,使催化剂的活性稳定性和使用寿命显著提高。     

Ni,Co掺杂对Mn-Ce/TiO_2催化剂脱硝活性的影响

以Ti O_2为载体,采用浸渍法制备Ni或Co掺杂的Mn-Ce/Ti O_2催化剂,用于烟气的选择性催化还原法低温脱硝。考察Ni或Co的掺加对Mn-Ce/Ti O_2催化剂活性的影响,并对各催化剂进行了BET,XRD,H_2-TPR,XPS表征。实验结果表明:在NO,NH_3,O_2的体积分数分别为6×10~(-4),6×10~(-4),6×10~(-2),空速为16 000 h~(-1)的条件下,Mn-Ce/Ti O_2、Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2和Mn-Ce-Co_(0.2)/Ti O_2催化剂的NO去除率在120℃时分别为38%,68%,74%,在150℃时分别为64%,92%,近100%,这表明掺加Ni或Co后Mn-Ce/Ti O_2催化剂的脱硝活性明显提高;在进气中加入体积分数为1×10~(-4)的SO_2后,Mn-Ce/Ti O_2催化剂的NO去除率在300 min内从98.2%下降至57.2%,而Mn-CeCo_(0.2)/Ti O_2和Mn-Ce-Ni_(0.4)/Ti O_2催化剂的NO去除率分别为73.9%和69.8%,这表明Ni或Co的掺加有助于提高催化剂的抗硫性能。表征结果表明:Ni或Co的掺加基本不影响Mn和Ce在载体Ti O_2上的分散;Ce元素以Ce~(3+)和Ce~(4+)价态存在,且主要为Ce~(4+);催化剂的比表面积变化不大;Mn O_x与Ce O_x的结晶度降低,催化剂的氧化还原能力增强。