TiO_2晶体的微波水热法制备及光催化性能研究

以TiSO4和尿素为主要原料,EDTA为控制剂,采用微波水热法制备纳米TiO2光催化剂,并分析了纳米TiO2晶粒的最佳形成条件。利用XRD、TEM等技术对制备产物进行表征。结果表明,TiSO4和尿素混合物在微波水热条件下晶化150 min后,产物为锐钛矿型TiO2,且产物粒径小、大小均匀。在紫外光照射下,以自制的锐钛矿型纳米TiO2为催化剂,酸性橙为降解目标物,进一步研究了其光催化性能。结果表明,该TiO2在紫外光照射下表现出稳定的光催化活性。     

CuO／TiO2-H2O2自然光催化降解印染废水的影响因素

以水解法制备具有锐钛矿晶型结构的TiO2，并负载CuO2在自然光照射下，研究印染废水的光催化脱色效果及pH、H2O2用量以及CuO／TiO2用量等影响因素。实验结果表明，在自然光照射下，用CuO／TiO2降解500mL印染废水的最佳条件是：pH值为11，CuO／TiO2用量为0．05g，H2O2用量为5mL，反应时间为3h。     

纳米TiO2光催化氧化去除水中痕量双氯芬酸的研究

以TiCl4为前驱体,采用水解法经不同温度煅烧制备了具有不同理化性能的纳米TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、物理吸附仪、紫外—可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等手段对纳米TiO2的晶相结构、粒径、孔径分布以及禁带宽度等进行了表征。以蒸馏水配制的双氯芬酸溶液为目标物,进行了纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的活性测试,研究了纳米TiO2的理化性能与光催化氧化活性之间的关系。结果表明,经400℃煅烧制得的纳米TiO2样品具有最高的光催化氧化活性,其在紫外光照射60min下对双氯芬酸的去除率为98%左右,比单独紫外光照射高出85百分点。纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的反应近似一级反应动力学模型,其中经400℃煅烧制得的纳米TiO2光催化氧化去除双氯芬酸的表观反应速率常数为0.054 54min-1,是普通商用TiO2的2倍左右,与德国Degussa P-25TiO2的光催化氧化活性最相近。     

纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂的制备及处理染料废水

以硫酸钛为原料,采用共沉淀法,制备了一系列纳米二氧化钛复合石墨烯催化剂,采用XRD和FTIR对样品进行表征。通过紫外光照射亚甲基蓝溶液光催化降解实验,研究石墨烯的加入量对TiO2光催化性能的影响,结果表明,TiO2-GO-5具有最佳的光催化性能。在pH=6.00、TiO2-GO-5的投加量为0.070 g/50 mL、光照3 h条件下,100 mg/L亚甲基蓝溶液的脱色率达到最大值为90.52%。     

碘掺杂Ti02可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下，采用溶胶一凝胶法以钛酸正丁酯为钛源，碘酸钾为碘源，制备了I掺杂纳米TiO2催化剂（I-TiO2），运用x-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及x-射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行表征，结果表明，TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿，I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在，并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下（A〉420nm）以罗丹明B（RhodamineB，RhB）的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能，结果表明，掺杂比为n1：n^ti=0．05：l，焙烧温度为400℃，降解介质条件pH=7时，l-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱（IR），总有机碳（TOC）跟踪测定，比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚（4-CP）的光催化特性差异；同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种，表明在可见光下，I-TiO2光催化体系中产生·OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

Cu/La共掺杂TiO2光催化氧化水中的氨氮

采用水解-沉淀法制备了Cu/La共掺杂纳米TiO2催化剂,利用XRD、XPS和BET技术对其进行表征,并考察了在紫外灯下,共掺杂TiO2对氨氮的光催化氧化工艺条件。物相结构和比表面积测试结果表明,共掺杂催化剂具有较好的锐钛矿晶型,孔径分布为4～8 nm,Cu/La共掺杂TiO2La以La3+,Cu是以Cu2+、Cu+的形式掺杂进入TiO2的晶格。光催化实验表明:所得改性光催化剂对氨氮的去除及焦化废水的处理均具有较高的催化活性。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

Fe_3O_4@SiO_2/TiO_2核壳结构纳米颗粒降解TNT溶液

针对TNT炸药废水具有成分复杂、排放量大、有毒等特点,立足于炸药废水在排放前的降解处理,研究开发一种基于核壳结构Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒的高效、可控回收、无二次污染且成本低的光催化降解方法。利用高温碳还原法和溶胶凝胶法制备了具有核壳结构的Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒。XRD分析表明,内核Fe3O4呈现磁铁矿特征,表面覆盖的纳米TiO2为锐钛矿型。磁滞回线测试结果显示,复合颗粒的饱和磁化强度为46.5 emu/g,N2吸附-解吸分析结果表明,该颗粒具有典型的介孔结构。使用Fe3O4@SiO2/TiO2纳米颗粒在紫外光下对含TNT废水进行降解,降解率达到81.9%,且颗粒的回收率达到88.4%,为实现高效、可控回收、无二次污染光催化-吸附降解TNT奠定了基础。     

光催化处理二甲苯废气的影响因素研究

使用自制光催化反应器,以多孔型载体分别负载纳米TiO2和普通TiO2,以256～265 nm紫外光为光源,探讨了TiO2光催化处理二甲苯废气的影响因素及处理性能.结果发现,在以纳米型TiO2作为催化剂、在紫外光强为1000 W且布光均匀、风量为1000 m3/h、进口浓度350 mg/m3、通入臭氧的工况条件下运行,整个系统对二甲苯的去除率平均在90%以上.     

纳米Au/TiO2复合物光催化降解亚甲基蓝

以纳米金棒为掺杂物,采用溶胶-凝胶法制备了纳米Au/TiO2复合材料,在紫外光下对亚甲基蓝溶液进行光催化降解。结果表明,在紫外光下,Au/TiO2复合物对亚甲基蓝的脱色率最高可达99.6%,是纯TiO2的1.3倍。这主要归结于掺杂纳米尺寸的Au可增加TiO2对光的吸收以及减少电子-空穴对的复合,由此提高其光催化能力。     

微波辅助法合成纳米ReFeO3光催化剂

以稀土金属硝酸盐La（NO3）3、Sm（NO3）3、Eu（NO3）3、Gd（NO3）3和Fe（NO3）3.9H2O为原材料,以活性炭为模板剂,聚乙烯醇（PVA）和尿素分别用作阻聚剂和均相沉淀剂,在微波辐照下制得纳米钙钛矿型化合物ReFeO3（Re：La,Sm,Eu,Gd）。用X射线粉末衍射仪（XRD）、UV-vis漫反射仪（DRS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对产物组成、结构、颗粒大小、形貌等进行了表征,结果表明产物均为单一钙钛矿结构的纳米颗粒。以产物为光催化剂,在可见光照射下对罗丹明B水溶液进行光催化降解实验,发现该类化合物均具有较好的光催化活性,180 min内对罗丹明B的脱色率均达到85%以上。     

粉煤灰微波改性及其对Cr~（6＋）的吸附特性

将粉煤灰（fly ash,FA）微波辐照制得微波改性粉煤灰（MFA）,选择用H2SO4、NaOH和Ca（OH）2对MFA进行化学改性制得微波化学改性粉煤灰（MMFA）,结果表明,用2 mol/L NaOH并按与MFA的质量体积比为1∶4制得的MMFA对Cr6＋的吸附去除效果最好,与原灰相比,去除率显著增强。研究了NaOH改性MMFA对废水中Cr6＋的吸附性能。动力学研究结果表明,MMFA对Cr6＋的吸附动力学符合二级吸附动力学速率方程,吸附受颗粒内扩散过程控制。热力学研究结果表明,在25、35和45℃下MMFA对Cr6＋的等温吸附行为均可用Langmuir方程、Freundlich方程和线性方程描述,所得热力学参数吸附自由能（ΔG）、吸附焓（ΔH）和吸附熵（ΔS）均为负值,说明MMFA对Cr6＋的吸附过程为自发进行的放热吸附过程。     

改性TiO_2光催化降解三苯甲烷类污染物

以硫酸钛为原料采用水热法制备了掺Fe3＋TiO2晶体粉末,采用X射线衍射仪（XRD）对样品的结构进行了表征。在可见光条件下,用溴酚蓝、甲基绿、甲基蓝、孔雀石绿、甲基紫和碱性品红等6种典型三苯甲烷类化合物为目标降解物,研究了以自制的掺Fe3＋TiO2晶体粉末对它们的催化降解作用。实验结果表明,制备的掺Fe3＋TiO2晶体属于锐钛矿型。6种化合物的光催化降解反应遵循拟一级动力学规律,且可用Langmuir-Hinshelwood（L-H）动力学模型描述,其表观反应速度常数（k）的大小顺序为：溴酚蓝〈甲基绿〈甲基蓝〈孔雀石绿〈甲基紫〈碱性品红,大小变化次序与其半衰期t1/2成反比,并从分子结构上对它们的降解规律进行定性解释。     

纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚的还原脱氯

采用改进液相化学还原法制备纳米Pd／Fe双金属颗粒，研究其钯化率为0．045％和0．135％的条件下分别对3种单氯酚（2-CP、3-CP和4-CP）和3种二氯酚（2，3-DCP、2，4-DCP和2，6-DCP）的脱氯反应。结果表明，合成的纳米Pd／Fe颗粒分散性良好，粒径分布介于25～40nm。纳米Pd／Fe双金属颗粒对单氯酚及二氯酚具有良好的去除效果，3种单氯酚和3种二氯酚的脱氯难易程度分别为2-CP〉4-CP〉3-CP和2，6-DCP〉2，4-DCP〉2，3-DCP，脱氯反应均符合拟一级反应动力学方程。通过还原脱氯实验揭示了分子中氯原子的化学环境对还原脱氯过程具有明显影响。     

微波辐射回用活性炭对水中亚甲基蓝和Cd2＋去除效果的研究

考察了微波-活性炭联合处理技术对模拟染料废水中亚甲基蓝和Cd2＋的去除效果。对于100 mL浓度为1 000 mg/L的亚甲基蓝溶液、活性炭用量为10 g时,新活性炭对亚甲基蓝的去除率为99.99%;采用700 W微波对吸附亚甲基蓝的活性炭辐射10 min进行再生并回用,经微波辐射再生10次后活性炭对亚甲基蓝的去除率为99.68%,未经微波作用反复使用10次的活性炭对亚甲基蓝的去除率为85.41%。结果表明：微波处理有效地减缓了活性炭吸附能力的下降速率,实现了活性炭再生和反复使用。在吸附过程中,Cd2＋使活性炭对亚甲基蓝的吸附能力略有下降,而共存的亚甲基蓝则促进了活性炭对Cd2＋的吸附,对新炭和再生后活性炭物理化学特性的表征证明了活性炭对亚甲基蓝的吸附为物理吸附,对Cd2＋的吸附为化学吸附。     

氮掺杂TiO_2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2（NDT）光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品（NDT350）具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

微波-Fenton氧化-PAFSi絮凝法处理含油废水

采用微波-Fenton氧化-PAFSi絮凝法处理含油废水，结果表明，200mL水样先经微波辐射6rnin，在pH=2，H2O2（30％）3．5g／L，Fe2＋ 1．3g／L的条件下氧化4h后，采用聚硅酸铝铁（Al：Fe：Si=10：2：1）和聚丙烯酰胺在pH：8时进行絮凝实验，处理后废水浊度、SS、COD、含油量和色度分别降低了99．46％、96．66％、91．94％、97．97％和95．00％，且经处理后废水的BOD5／COD由原水的0．04提高到0．53。实验还分析了含油废水的降解机理。     

不同粒径零价铁（ZVI）对污水污泥H_2S和CH_4释放速率的影响

考察了不同粒径零价铁（ZVI）,包括200目普通铁粉（200m-ZVI）、800目超细铁粉（800m-ZVI）和纳米铁粉（nZVI,粒径=20 nm）,对污水污泥的硫化氢和甲烷释放速率的影响。研究发现：（1）在22 d内,添加0.1%的200m-ZVI使污泥的硫化氢释放速率提高48.0%,而添加0.1%的800-ZVI和nZVI,则使污泥的硫化氢释放速率分别降低33.1%和77.1%;（2）不同粒径ZVI均可以提高污泥沼气中的甲烷浓度,且依次为nZVI〉800m-ZVI〉200m-ZVI;（3）在23 d内,添加0.1%的200m-ZVI和nZVI使污泥的甲烷累计产生量分别提高了15.5%和40.6%,而添加0.1%800m-ZVI则使甲烷产生量降低了12.5%。nZVI可以有效控制污泥的硫化氢释放,并显著提升污泥在厌氧发酵过程的产甲烷速率。