V/Ce共掺杂TiO2光催化降解甲醛的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了不掺杂、V 掺杂、Ce掺杂、V/Ce共掺杂纳米TiO₂光催化剂，并将其分别负载于瓷砖上，利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜分析（SEM）技术对薄膜样品的结构和形貌进行了表征。通过对甲醛的降解实验评价光催化剂的光催化活性。实验结果表明，光催化剂的负载量、共掺杂离子的掺杂量、掺杂配比、煅烧温度影响纳米TiO₂的光催化活性。V/Ce共掺杂TiO₂光催化剂产生了协同效应，其光催化活性优于纯TiO₂和单掺杂TiO₂样品。     

锰掺杂WO3-TiO2复合光催化剂的制备及其性能研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备锰掺杂WO₃-TiO₂复合光催化剂，RXD表征，考察WO₃和Mn²⁺掺入量、焙烧温度、焙烧时间及催化剂用量对光催化降解甲基橙的影响。结果表明，500℃焙烧2h，掺杂量n_{（Mn²⁺）}∶n_（WO3）∶n_（TiO2）＝0.8∶1∶100时，光催化活性最高，光催化降解甲基橙溶液，120min后，降解率达90%, 比单纯 TiO₂的光催化活性提高81%。     

铂铈共掺杂纳米TiO2的制备、表征及光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,过氧化氢为氧化剂,采用简单易行的低温氧化法制备出晶粒尺寸较小(平均尺寸25 nm)的二氧化钛纳米粒子。通过贵金属Pt掺杂TiO₂(Pt-TiO₂)、稀土元素Ce掺杂TiO₂(Ce-TiO₂)和Pt、Ce共掺杂TiO₂(Pt/Ce-TiO₂)的掺杂的方法对二氧化钛进行改性。通过XRD,XPS,TEM,紫外漫反射等表征手段对制备的样品进行表征。通过可见光下降解罗丹明B来测试其光催化活性。实验结果表明,由Ce掺杂的TiO₂光催化剂对有机污染物的最大降解能力略大于Pt掺杂的TiO₂,2种元素进行共同掺杂时对应的TiO₂光催化剂降解能力最大。     

模拟可见光下掺杂TiO2对甲醛溶液光催化降解

模拟自然条件下的可见光，以甲醛的光催化降解为探针反应，评价了通过溶胶凝胶法分别制备的8种（银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S、氯Cl）掺杂TiO₂纳米晶体的光催化活性及对甲醛水溶液的去除效果。用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂纳米TiO₂的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。结果表明：Ce离子尽管有较大的半径但是主要还是掺杂到晶格中，Ce掺杂可以促进TiO₂由非正分锐钛矿相向锐钛矿相和金红石相的转变，抑制载流子复合，使TiO₂的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收，从而使Ce掺杂TiO₂在模拟可见光下光催化甲醛水溶液的能力得到明显提高。     

La2O3/ZnO/TiO2光催化降解活性艳红K-2BP的研究

采用溶胶-凝胶法制备了La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂,以紫外灯为光源,活性艳红K-2BP为模型降解物,研究了La₂O₃/ZnO/TiO₂的光催化性能。结果表明：当锌和镧的掺杂量w(ZnO)=20%, w(La₂O₃)=0.5%, 煅烧温度为500℃时,La₂O₃/ZnO/TiO₂复合光催化剂的光催化活性最高；当催化剂投加量4 g/L,通气量800 mL/min,初始pH值3.12时,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解效果最好。实验证明,La₂O₃/ZnO/TiO₂对活性艳红K-2BP的降解遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型,测得其反应速率常数k＝11.5 mg/(L·min)；吸附常数K＝2.88×10^-2 L/mg。     

TiO2/AC复合催化剂的制备及其对六氯苯的光催化降解性能研究

以颗粒活性炭（AC）和钛酸丁酯为原料，采用微波辐射法制备TiO₂/AC复合光催化剂，并对制备的催化剂进行了表征；采用该催化剂对六氯苯进行光催化降解，确定了六氯苯降解的最佳工艺条件，并就几种外加试剂对TiO₂/AC光催化降解六氯苯的强化作用进行了探讨。结果表明，制备的催化剂中TiO₂均匀分布在活性炭表面、呈单一的锐钛矿晶型，晶粒生长完善。该催化剂催化降解六氯苯的最佳工艺条件为：pH值为5、TiO₂负载量为18.2%、TiO₂/AC投加量为0.4 g/L、反应时间为60 min。在此条件下，六氯苯降解效率达90.3%。添加适量的H₂O₂、AgNO₃、K₂S₂O₈、KIO₄和KMnO₄均能提高TiO₂/活性炭对六氯苯的光催化降解效率。5种外加试剂的适宜添加量分别为0.3%、1.0、1.0、0.1和0.1 mmol/L，对TiO₂/AC光催化效率的强化作用大小顺序为：H₂O₂＞AgNO₃＞K₂S₂O₈＞KMnO₄＞KIO₄。     

掺硫改性TiO2对活性艳红X-3B的光催化降解性能研究

以硫脲为硫的源物质，以钛酸四丁酯为TiO₂的前驱体，采用溶胶-凝胶法制备了掺硫改性TiO₂光催化剂。以活性艳红X-3B为目标污染物，研究了该催化剂的光催化降解性能，对硫掺杂量、催化剂焙烧温度、溶液pH值以及催化剂添加量等影响因素进行了研究，并采用XRD分析手法对光催化剂进行表征。结果表明，经掺硫改性后的TiO₂的催化活性有了很大提高，且硫的掺杂有一个最佳值，即Ti∶S的摩尔比为1∶1。经掺硫改性的TiO₂在可见光区具备一定的催化活性， 180 min内对活性艳红X-3B的去除率可达35.1%,且在紫外光区的催化活性优于纯TiO₂。     

TiO2/GeO2复合膜光催化氧化降解农药废水的研究

提出了一种新的TiO₂/GeO₂复合膜圆形光催化氧化反应器，研究了该反应器对经物化处理后的农药废水进行降解的过程。研究表明，光催化氧化的最佳条件是锌片镀TiO₂/GeO₂复合膜、pH=6.7、过氧化氢（H₂O₂）浓度为400 mg/L。并对其他氧化剂对该过程的影响进行了探讨。有机废水通过该反应器处理后，其COD值降为57mg/L。能使有机污染物全部降解为小分子无机物，废水达到国家一级排放标准。     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料，空心微珠为载体，采用溶胶凝胶法制备TiO₂/beads光催化剂载体，然后浸渍法制备出H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads表面负载修饰型复合光催化剂，并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性，考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明，在中性条件下，H₄SiW₁₂O₄₀/TiO₂/beads催化剂的投加量为0.25 g/L，浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

银钛共负载型光催化材料降解甲基橙废水简

以膨胀珍珠岩为载体，采用溶胶凝胶法对其进行负载，制备出不同类型的光催化材料（TiO₂-EP、Ag⁺-TiO₂-EP），并在模拟日光条件下，研究其对甲基橙溶液的降解效果。结果表明，浸渍3次且担载0.04% Ag⁺的负载型TiO₂光催化活性最高，在光催化剂用量为0.3 g，20 mL初始浓度为10 mg/L甲基橙溶液光照4 h后降解率可达81.6%，且甲基橙的光催化降解服从一级动力学方程。回收3次后仍有较强的活性，其2 h降解率为24.8%。     

TiO_2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO_2光催化(PCO)对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO_2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO_2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO_2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO_2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

复合纳米Fe2O3/TiO2可见光催化降解邻甲酚溶液的研究

以复合纳米Fe2O3／TiO2作为催化剂,日光色镝灯为光源,研究了邻甲酚溶液的可见光降解。考察了催化剂制备方法、催化剂使用量、溶液pH、催化剂重复使用等条件对可见光降解的影响。实验结果表明,1％Fe2O3／TiO2（n）对邻甲酚溶液的可见光降解效果最优,比Ti02（p25）的降解率提高了2．6倍。在实验条件下,可见光降解3h,邻甲酚溶液的浓度去除率达95．4％,TOC去除率为72．3％。在较宽的浓度范围内,邻甲酚的反应服从一级动力学反应方程,随着浓度的增大,反应速率常数不断降低。     

改性PES膜在MBR中膜阻力分析及膜污染机理研究

以聚醚砜(PES)、醋酸纤维素(CA)和纳米二氧化钛(TiO2)为膜材料,采用L-S相转化法制备共混改性PES膜。在24℃、0.2 MPa的操作条件下,制得的PES膜纯水通量为300 L/(m2.h)左右,CA改性PES膜为660 L/(m2.h)左右,TiO2改性PES膜为840 L/(m2.h)左右。通过膜生物反应器中膜阻力的测定,表明膜污染主要由浓差极化层及凝胶层引起的;通过活性污泥对膜污染机理的研究,判断出污泥的过滤过程基本符合沉积过滤定律。在MBR中运行时,改性PES膜稳定通量高于未改性膜,总阻力低于未改性膜;TiO2改性膜稳定通量高于CA改性膜,总阻力低于CA改性膜;通过扫描电镜分析,改性PES膜沉积层的厚度均比未改性膜薄,TiO2改性膜沉积层厚度小于CA改性膜,表明改性膜的抗污染性能提高了,TiO改性膜抗污染性能更优。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe3+掺杂TiO2/凹凸棒(Fe3+-TiO2/ATP)复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝(MB)溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe3+掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计(L25(53))优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe3+掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10-3min-1,反应4 h后MB的降解率(Dt)可达75.88%,相同实验条件下与P25(1.51×10-3min-1)相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。     

UV/TiO2薄膜体系光降解酞酸酯研究

采用自制玻璃负载TiO2薄膜,研究了UV-V is/TiO2以及UV/TiO2/H2O2体系对2种酞酸酯DBP和DEHP的光催化降解情况。研究结果表明,TiO2在暗处对酞酸酯没有降解作用;UV/TiO2体系能有效光降解DBP和DEHP,TiO2具有明显的光催化作用,增强因子分别为fDBP=2.06,fDEHP=1.53;在一定浓度范围内DBP在UV/TiO2体系中的降解速率与其初始浓度成负一级动力学关系;UV/TiO2/H2O2体系对DBP的光降解能力远大于UV/TiO2和UV/H2O2体系,H2O2能显著提高TiO2的光催化活性。     

臭氧光催化降解水中甲醛的研究

研究比较了3种光化学方法对水中低浓度甲醛的降解效果,考察了初始pH值、甲醛浓度和臭氧投加速率等因素对臭氧光催化(TiO_2/UV/O_3)降解甲醛的影响。结果表明,紫外臭氧(UV/O_3)、光催化(TiO_2/UV)和TiO_2/UV/O_3对甲醛的降解均符合表观一级反应动力学,TiO_2/UV/O_3降解甲醛的一级表观速率常数大于TiO_2/UV与UV/O_3之和,说明臭氧、光催化有明显的协同作用。pH值对臭氧光催化降解甲醛的速率几乎没有影响;甲醛初始浓度增加,表观反应速率常数下降,但甲醛的绝对去除量仍随初始浓度的增加而显著增加;臭氧投加速率增加,降解速率增加。甲醛降解的主要中间产物为甲酸,但甲酸在臭氧光催化反应过程中也快速降解而被矿化,说明臭氧光催化是一种能安全有效去除甲醛的方法。     

纳米TiO2薄膜在不同陶瓷表面的负载及其光催化性能研究

利用2种不同表面处理的陶瓷作为载体,用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2光催化薄膜的负载.采用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜的粒径、横断面及表面组成进行了表征和分析,结果表明,TiO2的平均粒径约为15 nm,釉面陶瓷TiO2薄膜分布均匀,膜厚约为300 nm;无釉陶瓷TiO2薄膜分布不均,膜层不明显;2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜有渗透.苯酚的降解实验表明,以2种不同表面处理的陶瓷为载体的TiO2薄膜对苯酚的降解均符合一级反应动力学,就催化活性而言,TiO2/釉面陶瓷＞TiO2/无釉陶瓷,分析认为基质渗透的Ca2 有降低TiO2光催化活性的作用;该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用.重复降解实验20次,TiO2/釉面陶瓷和TiO2/无釉陶瓷对苯酚的去除率仅分别降低9%和6%.     

SO2的气相光催化氧化及催化剂的失活和再生研究

在模拟大气环境中,紫外光照射以及纳米TiO2光催化剂的作用下,气相无机污染物SO2被完全氧化为SO3或H2SO4。本文提出了SO2的非均相光催化氧化机理,并得出光催化反应速率符合一级动力学过程;经过连续使用之后,TiO2的光催化活性降低,最后活性消失;经过水洗之后,失活的TiO2可以得到再生。失活的TiO2和新鲜的TiO2的IR和XPS光谱差异表明,失活的TiO2表面存在H2SO4,其被认为是使催化剂失活的成分。     

掺Ni2+的TiO2颗粒光催化性能的研究

通过溶胶-凝胶法制备掺杂Ni2 的纳米TiO2,并用XRD和TEM进行了表征,发现Ni2 的掺杂减小了TiO2颗粒的粒径,Ni2 /TiO2晶型为锐钛型.通过对目标物罗丹明B的光催化降解实验,发现Ni2 的掺杂提高了TiO2的光催化活性,其降解罗丹明B的反应遵从一级反应动力学方程,Ni2 惨杂量为1.2%时的光催化活性最高.     

臭氧光催化降解地下水中天然有机物的研究

在现场开展了中试规模的臭氧光催化降解天然有机物的研究.研究表明,对大分子天然有机物占很大比例且重碳酸盐含量较高的地下水,臭氧投加量10 mg/L和反应时间10 min条件下,TOC的去除率不到20%,但UV254和三卤甲烷生成潜力(THMFP)去除率分别达到近60%和33.5%.臭氧光催化与活性炭吸附相连,能显著提高UV254的THMFP的去除率,但TOC去除率并不明显高于单独活性炭吸附.臭氧光催化使大分子有机物转化为小分子有机物,后者在活性炭上的吸附性提高且生化性改善,可望在生物活性炭上更有效地去除.