TiO2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有:X射线衍射光谱(XRD)、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂(H2O2)用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明:制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm(激光散法测定),光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/(L.min),平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2(含量30%)用量为0.2%(V/V),光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

N-K_2Ti_4O_9/g-C_3N_4/UiO-66三元复合材料的协同光催化作用

采用溶剂热法制备N-K_2Ti_4O_9/g-C_3N_4/UiO-66三元复合材料,并分别经X射线衍射(XRD)、场发射透射电镜(FETEM)、光致发光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X射线光电子价带谱(XPS)等予以表征。通过罗丹明(Rh B)可见光催化降解实验研究,结果表明N-K_2Ti_4O_9/g-C_3N_4/UiO-66三元复合材料的光催化性能明显优于单体N-K_2Ti_4O_9、gC_3N_4、UiO-66和N-K_2Ti_4O_9/g-C_3N_4二元复合材料,三元复合材料协同增强的光催化活性是由于UiO-66对Rh B吸附量大、gC_3N_4传导电子空穴能力强以及复合促进了光生电荷分离的结果。     

CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极光电催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制成CoFe_2O_4/TiO_2/鳞片石墨粒子电极,用电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)对该粒子电极的形貌、晶体结构和元素组成进行分析,并将其应用于罗丹明B(Rh B)的光电催化实验;考察电解质浓度、粒子电极投加量、电压、pH和初始浓度等因素对罗丹明B降解的影响,并研究了罗丹明B的光电催化降解动力学。结果表明:光催化和电化学联合作用时,产生协同作用;在电解质Na_2SO_4溶液浓度为0.03 mol·L~(-1),粒子电极投加量为6.67 g·L~(-1),外加电压为8 V,pH为3,反应时间为45 min时,浓度为15 mg·L~(-1)的罗丹明B的去除率达到97.6%;罗丹明B的光电催化降解反应符合假一级动力学模型。     

无机离子对石墨烯/TiO2纳米管阵列光电极光催化性能影响

采用原位阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列(TNAs)光电极,并采用电沉积工艺对其进行石墨烯修饰。以罗丹明B(Rh.B)为目标污染物,考察了染料溶液中主要无机离子对光电极光催化降解Rh.B的影响。实验结果表明,150W氙灯照射1 h,石墨烯/TNAs对Rh.B光催化降解率达到75%,是TNAs光电极的1.45倍。溶液中NO-3,Ca2+和Mg2+促进光电极对Rh.B的光催化降解,而SO2-4,Cl-和F-则会抑制对Rh.B的降解。     

TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用混合泥浆法制备了TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料作为光催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)等测试手段对其进行了表征分析,并以罗丹明B为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2负载量的增加有利于提高TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的光催化活性,但是,TiO_2负载量过多使得附着在粉煤灰漂珠表面的TiO_2呈蓬松状态,在重复使用过程中容易脱落,导致光催化活性下降;粉煤灰漂珠表面负载的TiO_2为锐钛矿型;TiO_2与粉煤灰漂珠没有发生化学键合,只是以物理吸附的形式相结合。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料的TiO_2最佳负载量为28.57%(质量分数),随着罗丹明B溶液pH升高,光催化活性增强。TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料循环使用5次,对罗丹明B的降解率基本都保持在70%以上,无机阴离子的加入有利于光催化活性的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化活性产生抑制作用。     

纳米TiO2/EP光催化降解罗丹明B废水的研究

通过溶胶-凝胶法制备出可漂浮于水面的膨胀珍珠岩(EP)负载型TiO2,研究其在水中对罗丹明B(RB)的去除效果、吸附降解动力学以及最佳工艺条件,并研究其多次回收再生后的降解效果。结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,回收5次后活性变化很小,降解率下降不到8%;光催化剂用量为0.2 g,20 mL初始浓度为10 mg/L和15mg/L RB溶液光照6 h后降解率分别达98%和74%。在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。     

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。     

ZnO/AgBr复合微纳米球的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

使用简单丙三醇-水混合溶剂热法制备碱式碳酸锌微纳米球前驱物,经退火得到ZnO微纳米球,通过液相沉淀法把AgBr纳米颗粒固定在ZnO微纳米球表面,在AgBr和ZnO之间形成异质结,有效地增强了AgBr/ZnO复合物的光催化活性。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)与紫外可见分光光度计对样品物相、形貌、元素组成及光学性质进行表征。在可见光条件下,研究ZnO及不同AgBr的ZnO/AgBr复合材料的光催化活性,结果表明:循环修饰5次AgBr的ZnO微纳米球(AgBr颗粒负载质量分数为5%,5%-AZ)样品对罗丹明B的光催化降解性能最好;该复合材料的光催化可重复性使用结果显示,循环使用次数的增加,其光催化性能有下降的趋势。通过分析可知,在光照条件下AgBr的分解引起异质结构变化。     

TiO_2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有：X射线衍射光谱（XRD）、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂（H2O2）用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明：制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm（激光散法测定）,光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/（L.min）,平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2（含量30%）用量为0.2%（V/V）,光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

多孔MoS2/g-C3N4材料对水环境中四环素的降解

通过浸渍-高温煅烧法制备多孔MoS_2/g-C_3N_4光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、N2吸附-解吸、紫外-可见光(UV-vis)漫反射吸收光谱对材料进行表征;并在可见光照射下,对四环素(TC)进行光催化降解。结果表明,催化剂量为2.0 g·L-1、pH为5.0时,对TC的去除效果最好,可见光照射180 min,MoS_2/g-C_3N_4(1.0%-MC)复合材料对TC的降解率可达80.6%。反应完成后,复合材料循环利用5次,其降解效率仍保持在70.0%以上。浸渍-高温煅烧法所制备的MoS_2/g-C_3N_4光催化剂具有良好的应用前景。     

漂浮型可见光复合光催化剂B-N-TiO_2/EP的制备、表征及其光催化性能

以膨胀珍珠岩为漂浮型载体,采用溶胶凝胶法制备B和N共掺杂的B-N-TiO_2/EP可见光催化材料和单一N掺杂的N-TiO_2/EP可见光催化材料。应用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)光谱、N2吸脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。并以可见光为光源,评价了该催化剂催化降解罗丹明B的活性,考察了不同B掺杂量对该催化材料性能的影响。实验结果表明,与N-TiO_2/EP相比,B-N-TiO_2/EP吸收光谱发生了明显的红移,可见光吸收强度更大。B的掺杂可以抑制TiO_2晶型从锐钛矿向金红石的转变。B0.57-N-TiO_2/EP对罗丹明B降解效果最好,可见光条件下反应3 h,罗丹明B去除率高达93%以上,B0.57-N-TiO_2/EP催化材料重复利用4次仍有75%的去除率,显示了较好的稳定性和重复利用性。     

二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备及对苯的降解性能

研究了光催化降解挥发性有机化合物过程中催化剂二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖薄膜的制备以及该催化剂对苯的光催化性能。首先采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料二氧化钛/碳纳米管,然后利用壳聚糖作为交联剂,制得二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖复合材料催化薄膜。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)透射电镜扫描(TEM)和紫外-可见光漫反射(UV-Vis)等技术分析了复合材料薄膜的组成、结构、形貌和对光的吸收性能,然后使用该催化剂对室内常见的污染物苯进行降解,并在同样的实验条件下,使用催化剂二氧化钛(P25)/壳聚糖对苯进行降解,对两者催化性能进行对比,结果表明,二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖对苯有更强的吸附能力和更高的催化活性。     

纳米钒酸铋/偕胺肟纤维的制备及光催化性能

以Bi(NO3)3和NH4VO3作为原料,偕胺肟纤维作为配体,采用液相法合成钒酸铋/偕胺肟纤维(Bi VO4/AOCF),通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)等手段对样品进行了表征分析,结果显示,颗粒状的Bi VO4均匀分布在纤维表面,并以配位键的形式与纤维结合。以罗丹明B为模拟污染物来考察Bi VO4/AOCF的光催化活性,实验结果表明,Bi VO4/AOCF有着很好的光催化活性,并且在酸性条件下的催化活性更好。催化剂对活性黄、亚甲基蓝和甲基橙也表现出很好的光催化活性,且可以重复使用多次,光催化反应过程符合一级反应动力学。     

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。     

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。     

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.     

石墨烯/TiO_2复合物的制备及其光催化性能

为拓展二氧化钛(TiO_2)在可见光区的光响应范围,在140℃水热条件下制备了不同氧化石墨烯含量的石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合材料。利用X-射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对材料进行了表征。以甲基橙为目标污染物,研究了在模拟太阳光和紫外光照下TiO_2和RGO/TiO_2对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,TiO_2和GO复合后,TiO_2由原来单一的金红石型转变为金红石型和锐钛矿型并存,出现了混晶效应;在模拟太阳光的条件下,复合材料的催化活性均高于TiO_2本身;光照4 h后80 mg氧化石墨烯添加量制备的复合材料对甲基橙的光催化降解率达到69.58%,是TiO_2的1.65倍;在紫外光照1.5 h时,复合材料对甲基橙的降解率达到了70%。由此可知,石墨烯的存在能够促进TiO_2半导体中电子和空穴的有效分离,显著提高了TiO_2光催化剂对可见光的响应。     

Al_2O_3/石墨相氮化碳光催化剂的合成及其光催化性能

以Al_2O_3和硼改性的石墨相氮化碳(g-C_3N_4B)为原料,利用表面氢氧根修饰结合超声分散的方法制备了具有不同Al_2O_3含量的一系列复合光催化剂Al_2O_3/g-C_3N_4B。通过X射线衍射、紫外—可见漫反射光谱和光致发光光谱对Al_2O_3/g-C_3N_4B进行表征,以亚甲基蓝(MB)为目标化合物,考察了Al_2O_3/g-C_3N_4B的光催化活性。结果表明:Al_2O_3/g-C_3N_4B对MB具有较好的光催化降解性能,其中Al_2O_3质量分数为40%的Al_2O_3/g-C_3N_4B光催化活性最佳。在MB光催化降解过程中,·O_2~-和h~+起了重要作用,而H_2O_2与·OH的作用可以忽略。     

颜料红254-TiO_2光催化降解罗丹明B废水

以工业有机颜料C.I.颜料红254(DPP254)为敏化剂,通过溶剂热法对纯TiO2进行改性,得到复合光催化剂DPP254-TiO2。并通过XRD、SEM、UV-Vis DRS和N2吸附-脱附(BET和BJH)等测试手段对DPP254-TiO2进行了表征。以罗丹明B(RhB)为目标降解物,研究了DPP254-TiO2在可见光下对有机污染物的光催化降解性能。同时考察了DPP254含量、反应时间、RhB初始浓度和催化剂浓度等因素对RhB降解速率的影响。结果表明,改性后的催化剂光响应范围由紫外光区拓宽到可见光区。对其光催化反应机理进行了探讨。催化剂重复使用4次,活性没有明显降低,说明催化剂具有很好的稳定性。     

纳米TiO2/硅藻土光催化降解废水中二甲胺

通过凝胶-溶胶法制备纳米TiO2/硅藻土复合催化剂,对常见工业难降解有机污染物二甲胺(DMA)进行了降解实验.采用扫描电镜和X射线衍射技术对催化剂能进行了表征,考察了废水初始浓度、pH、催化剂用量、外加氧化剂对DMA光催化降解效果的影响,进行了降解动力学和降解机理的分析.结果表明,所制催化剂为锐钛矿和金红石混合晶型,均达纳米级,对中低浓度(≤400 mg/L)DMA废水具有良好的降解效果.常温常压、18W紫外汞灯下,3 g/L TiO2/硅藻土对DMA废水(400 mg/L)降解率可达70％以上;其降解反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型;其可能的降解途径为:二甲胺(DMA)→甲胺(MA)→CO2/CO32-、H2O和NH4+.