Cu~(2+)-TiO_2/偕胺肟纤维的制备及其光催化降解性能

以偕胺肟纤维为配体和载体,常温下通过"配位-水解"方法,制备Cu~(2+)改性TiO_2/偕胺肟纤维复合材料(Cu~(2+)-TiO_2/AOCF)。采用XRD、SEM和EDS对Cu~(2+)-TiO_2/AOCF晶体结构、形貌和表面成分进行分析表征。结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀分布在纤维表面,呈无定型态。以光催化降解活性黄染料的降解率为指标,优化了制备工艺条件,结果显示,Cu~(2+)-TiO_2/AOCF的最佳制备条件:氯化铜浓度c=1.5 mmol·L~(-1)、掺杂时间t=20 min、pH=3.0。对活性黄和甲基橙的光催化降解反应表明,当染料溶液pH=2.0、太阳光光源、催化剂用量为0.500 0 g·L~(-1)时,催化降解效率能达到95.7%。催化剂可重复使用6~8次且能保持光催化能力,2种溶液的催化降解反应均符合一级反应动力学特征。紫外可见光谱(UV-vis)和光致发光光谱(PL)分析表明,Cu~(2+)的改性降低了TiO_2禁带宽度,使其光谱响应范围变宽。     

BiVO_4催化剂的离子液体辅助水热合成及其可见光催化活性

采用溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)离子液体辅助水热合成法制备了光催化剂Bi VO4。以高压氙灯作为可见光源,亚甲基蓝为目标污染物,考察反应温度、p H、反应时间和离子用量等制备条件对Bi VO4的可见光催化活性的影响,确定了最佳制备条件。并采用XRD、SEM和UV-Vis漫反射等分析手段对催化剂的晶相、形貌和光学特性进行了表征。结果表明,在离子液体加入量为2 m L、p H=4、反应温度为180℃、反应时间为4 h的条件下,制得的Bi VO4催化剂的可见光光催化活性最高。制得的Bi VO4为单斜相,呈分散的、大小均匀的片状,在200~500 nm范围有一个较宽的强吸收平台,具有良好的可见光催化活性,在可见光照射下对浓度为5 mg/L的亚甲基蓝的光催化脱色率达97%以上。     

一种新型铋基光催化剂的合成及其可见光催化性能

采用水热法合成铋基光催化剂Bi4VO8Br,通过X-射线粉末衍射、扫描电镜等手段对其进行表征.选择甲基橙为目标降解物来评价不同条件下合成的Bi4VO8Br在可见光下的光催化活性,发现pH 3、反应时间15 h、反应温度160℃为材料水热合成的最佳条件.考察了Bi4VO8Br在可见光及紫外光下对几种农药和增塑剂的光催化降解性能,显示了Bi4VO8Br对不易光解的含苯环有机物的可见光高活性.五氯酚的光催化过程影响因素优化结果表明,可见光和紫外光分别照射120 min和20 min,其降解率分别达到97％和99％,Bi4VO8Br表面上活性基团的捕获即空穴的氧化作用是主要反应原理.     

混晶TiO_2微纳米管的制备及其对亚甲基蓝染料的光催化降解性能研究

以偕胺肟纤维为模板纤维,通过优化TiCl4浓度、煅烧温度和煅烧时间制备了混晶TiO_2微纳米管,并考察了其对亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明,制备的混晶TiO_2微纳米管中含有锐钛矿和金红石两种晶相。其最佳制备条件:TiCl4摩尔浓度为0.022mol/L、煅烧温度为600℃、煅烧时间为30min。混晶TiO_2微纳米管对亚甲基蓝具有较好的光催化降解性能,太阳光源下降解5h,降解率可达89.44%。     

BiVO_4微结构协同作用下的可见光响应型photo-Fenton反应

将可见光催化材料引入photo-Fenton反应,对合成条件进行了调控对比研究。以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂,采用醇/水热合成法制备了尺寸约为0.3~0.6μm细小条状结构的Bi VO4/Fe3O4材料,并通过调节反应液p H值调控产物的晶相组成及形貌。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、低温氮气吸附-脱附对样品进行表征,并在可见光照射下,评估了Bi VO4微结构协同作用时Photo-Fenton反应对罗丹明B(Rh B)的降解效果。研究结果表明,p H=7条件下制备的单斜白钨矿型的Bi VO4/Fe3O4具有最为规整的微结构,表现出最大的比表面积以及最佳的光催化活性。Bi VO4微结构与Fenton反应的协同作用显示出优越的可见光降解性能,对有机染料降解所用时间大幅缩短,60 min内可将99%的Rh B降解,具有更加高效的可见光吸收效率以及光催化活性。     

微波辅助PAN改性纤维的制备表征及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以聚丙烯腈(PAN)纤维作为原材料,利用微波辅助对纤维进行改性,制备出偕胺肟基PAN改性纤维(AOPANF_(mw))。采用正交实验方法优化改性纤维的制备条件;利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线能谱仪(EDS)对改性前后的纤维进行表征,同时考察了改性纤维对Cr(Ⅵ)的吸附性能。实验结果表明,改性纤维的最佳制备条件是:反应温度105℃、反应物投加比4∶3、反应时间7 min、浴比40∶1。红外光谱证明偕胺肟基团成功接枝在纤维的表面,EDS结果显示在吸附后的纤维上出现明显的Cr(Ⅵ)峰。纤维对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,25℃条件下,改性纤维对Cr(Ⅵ)的吸附平衡时间为7h,饱和吸附量为69.55 mg·g~(-1)。当多组分干扰离子共存时,对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响不大。     

Bi-Ti-O体系的制备、表征及性能

采用溶胶-活性炭浸渍法制备了Bi-Ti-O体系光催化剂,并以XRD、SEM、UV-Vis DRS对其进行表征。以在紫外光照射下对甲基橙的降解评价其光催化活性,分别考察了不同Bi/Ti比及煅烧温度的影响。实验表明,其光催化性能由粒径、吸光性能等共同影响。煅烧温度的提高使其在紫外区吸光性能有所下降,光催化活性相应降低。随着Bi含量的增加,在500℃时其禁带宽度有增加趋势,其形貌也发生了较大变化。而温度的升高,也使样品逐渐烧结团聚,降低了其光催化活性。在Bi/Ti比为5∶5和7∶3,煅烧温度为500℃时,由于Bi2O3、Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12三相共生共存,其混晶效应使得在紫外区的吸收明显增强,相应地提高了光催化活性。     

BiPO_4稀土掺杂改性及其可见光光催化性能

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、NH_4H_2PO_4和稀土氧化物为原料,在乙二醇介质中采用溶剂热法制备了不同稀土元素(Ln=Sm、Pr、Tb)掺杂的Bi PO4光催化剂(记为Bi PO4-Ln,包含Bi PO4-Sm、Bi PO4-Pr和Bi PO_4-Tb)。通过X-射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对制备的催化剂进行了表征。以染料罗丹明B(rhodamine B,Rh B)及小分子水杨酸(salicylic acid,SA)为目标化合物,研究了在可见光激发下(λ≥420 nm)Bi PO4-Ln对目标污染物的光催化降解特性,结果表明,Bi PO4-Ln相较纯Bi PO4,其光吸收范围从紫外光扩大到可见光区域,在3种Bi PO_4-Ln催化剂中,Bi PO4-Sm对Rh B的吸附能力最强且其光催化活性较强,通过测定其在可见光下降解Rh B过程中产生的活性物种,发现Bi PO4-Ln在氧化降解Rh B的过程中主要涉及到·OH及O-2·的氧化机理。     

可见光响应型CuO/BiVO4的光催化活性研究

采用浸渍法制备了CuO/BiVO4光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、热重/差示扫描量热(TG/DSC)和傅立叶红外光谱(FTIR)对其进行了表征,并在可见光照射下考察了其光催化氧化亚甲基蓝(MB)的动力学特性。结果表明,Cu的掺杂并未改变BiVO4的晶型结构;Cu(NO3)2/BiVO4在热处理(30～300℃)过程中,NO3-已经完全分解,Cu最终以CuO的形式存在于CuO/BiVO4光催化剂体系中;掺杂不同量Cu的CuO/BiVO4中的Cu2+/Bi+(摩尔比)实测值与理论值相近,该系列光催化剂的合成过程具有较高的可信度;在可见光照射下,CuO/BiVO4光催化降解MB反应符合表观一级反应动力学特征;当Cu2+/Bi+为0.050时,反应动力学速率常数(k)达到最高值(0.4334h-1),此时的k比单体BiVO4作用下的提高了1.04倍;由于异质结的存在,CuO/BiVO4与单体BiVO4相比,电子和空穴的利用率大大增加,使得CuO/BiVO4的光催化活性较单体BiVO4有了大幅度提高。     

三氧化二铟/B元素掺杂的g-C_3N_4催化剂的制备及性能研究

以三聚氰胺和四苯基硼酸钠为原料,采用热解法制备了B元素掺杂的g-C_3N_4催化剂(CNB),然后将其与In_2O_3复合,经过煅烧后制备了具有不同配比的In_2O_3/CNB,同时考察了In_2O_3/CNB降解甲基橙、亚甲基蓝的光催化活性。结果表明:(1)In_2O_3/CNB的光催化活性较In_2O_3均提高,其中In_2O_3、CNB质量比为0.10时In_2O_3/CNB的甲基橙、亚甲基蓝降解率均达到最高,分别为47.6%、73.5%。(2)加入清除剂(过氧化氢酶、对苯醌、异丙醇、草酸铵)后催化剂的光催化活性均有较明显的降低。·OH、h~+、·O_2~-和H_2O_2在光催化过程中均起显著作用,特别是·O-2起最主要的作用。适量的In_2O_3与CNB复合可显著抑制光生电子和空穴对的复合,提高了光生电子和空穴对的分离效率,进而提高了In_2O_3/CNB的光催化活性。