在TiO2催化剂上苯酚光催化氧化反应研究2-多相光催化氧化与直接光解反应的比较

在ＴｉＯ２悬浆体系，中压汞灯作用下，通过苯酚降解过程中总碳浓度变化及二氧化碳生成速度的变化规律，研究了光催化氧化与直接光解反应的不同，并着得比较了当反应条件如催化剂量，气相氧浓度以及光强度变化对两种反应的影响。实验结果证明了两种反应的历程和产物各不相同，多相光催化氧化更有利于有机物分子的降解，而光解作用会引起聚合反应，同时也说明充分利用太阳能不仅是开发光催化水处理技术的重要途径，也是抑制直接光解加     

在TiO_2催化剂上苯酚光催化氧化反应研究2多相光催化氧化与直接光解反应的比较

在ＴｉＯ２悬浆体系，中压汞灯作用下，通过苯酚降解过程中总碳浓度变化及二氧化碳生成速度的变化规律，研究了光催化氧化与直接光解反应的不同，并着重比较了当反应条件如催化剂量、气相氧浓度以及光强度变化对两种反应的影响．实验结果证明了两种反应的历程和产物各不相同．多相光催化氧化更有利于有机物分子的降解，而光解作用会引发聚合反应．同时也说明充分利用太阳能不仅是开发光催化水处理技术的重要途径，也是抑制直接光解加快催化氧化的有效措施．     

光催化氧化法处理染料中间体H酸水溶液

为了去除水中难氧化的有害染料中间体Ｈ酸,研究以ＴＩＯ２、ＺｎＯ、ＣｄＳ和Ｆｅ２Ｏ３为催化剂,采用低压汞灯为光源,对Ｈ酸水溶液进行光催化氧化实验．结果表明：ＴｉＯ２和ＣｄＳ的催化效果最好．采用ＴｉＯ２作催化剂,光催化氧化５ｈ后,Ｈ酸分解率可达９０％,反应速率遵从Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程,Ｋ＝１２．３Ｌ／ｍｍｏｌ,ｋ＝２５．２×１０－６ｍｏｌ／ｈ．溶液中投加１０ｍｇ／Ｌ的Ｆｅ３＋或Ａｇ＋,可使反应时间缩短２—３ｈ．研究探讨了ｐＨ、ＴｉＯ２投加量和Ｈ酸浓度对催化氧化过程的影响．     

TiO2—Cu^2＋体系降解偏二甲肼的研究

研究了在ＴｉＯ２催化氧化降解偏二甲肼的反应体系中添加Ｃｕ＾２＋的效果以及Ｃｕ＾２＋浓度，添加Ｈ２Ｏ２，反应体系Ａ／Ｖ值以及紫外光与太阳光作光源对偏二甲肼降解率的影响，结果表明，在ＴｉＯ２光催化降解偏二甲肼的反应体系中Ｃｕ＾２＋的最佳投加量为４０ｍｇ／Ｌ。添加一Ｈ２Ｏ２以及在紫外光照射下，适当增大反应液的Ａ／Ｖ值会大大提高偏二甲肼的降解率。同时也研究了偏二甲肼降解中间产物随着反应进程的降讲解规律。     

锰砂活化过硫酸钠降解苯酚研究

通过锰砂活化过硫酸钠产生的自由基降解苯酚,探究反应时间、锰砂与过硫酸钠的投加比、药剂投加量、pH、苯酚浓度对反应体系的影响。结果表明:在时间为15 min,催化剂与氧化剂的投加比为1∶5,锰砂投加量为0.2 g/L,过硫酸钠投加量为1 g/L,pH值为2,苯酚浓度为250 mg/L时,苯酚的去除率可达84.18%。通过自由基的鉴定试验发现,锰砂/过硫酸钠体系中产生了硫酸根自由基和羟基自由基参与苯酚的氧化。反应动力学结果表明:锰砂去除苯酚、过硫酸钠氧化苯酚以及锰砂活化过硫酸钠降解苯酚的反应均符合二级反应动力学,且锰砂活化过硫酸钠产生的自由基明显加快了苯酚降解的反应速率。经研究验证,锰砂活化过硫酸钠是一种高效可行的苯酚去除方法。     

负载型TiO2固定相光催化氧化法降解水中呋码唑酮

以高压汞灯为光源、负载在海砂上的ＴｉＯ２为催化剂，采用敞口固定床型光催化反应器对水中难降解的呋码唑酮（ＦＴＤ）进行了固定相光催化氧化实验。结果表明，反应速率可用ＬａｎｇｍｕｉｒＨｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ方程描述，与光分解相比，光催化氧化的突出优点是矿化程度高，相同光辐射条件下反应１００ｍｉｎ，０．１０ｍｍｏｌ／Ｌ的ＦＴＤ水溶液经光催化氧化后ＴＯＣ的去除率为８９．１％，而经光分解后ＴＯＣ的去除率仅为２８．８％；在反应体系中投加少量臭氧或过氧化氢可以显著提高ＦＴＤ的氧化效率，说明光催化氧化可以兼容Ｏ３／ＵＶ、Ｈ２Ｏ２／ＵＶ等光激发氧化工艺。制得的负载型ＴｉＯ２具有较高的机械强度和化学稳定性，可重复利用。探讨了充氧、ＦＴＤ浓度及ｐＨ值等对光催化氧化过程的影响。     

FeOOH催化降解苯酚的性能研究

用沉淀法制备FeOOH,以此为催化剂采用非均相Fenton高级氧化技术降解苯酚。对催化剂的投加量、H2O2的投加量、初始pH对苯酚去除的影响进行了实验研究。结果表明,pH=3.0、双氧水的投加量为19.6mmol·L-1,催化剂的投加量为2.0 g·L-1,室温下反应10 min,苯酚的去除率可达90%以上。非均相Fenton氧化法降解苯酚能有效拓宽反应溶液pH值范围,对废水的苯酚的去除具有广阔的应用前景。     

ILs-TiO2光催化性能及其降解含氰废水动力学研究

以低浓度模拟含氰废水为处理对象,研究了自制ILs-TiO2光催化剂的光催化活性,考察了含氰废水的初始浓度、光催化剂投加量、紫外光照强度等条件对降解效率的影响,并初步探讨了其反应动力学。结果表明,ILs-TiO2光催化剂对氰的光催化降解反应符合一级动力学方程,光催化降解速率随氰的初始浓度增加而降低,催化剂的最佳投加量为300 mg/L(以TiO2计),随着光照强度的增加,降解速率增高。     

平板构型太阳光催化反应系统中甲基橙降解脱色研究

利用太阳光作为光源，采用自制的非聚焦开放式平板构型光催化反应装置和二氧化钛悬浆体系，以甲基橙溶液光催化脱色为依据，考虑了不同催化剂投加量、溶液初始浓度、ＵＶ辐射强度及体系流量等因素条件下，反应系统的运行情况．实验结果表明，自制的平板式太阳光反应系统能够很好的利用太阳光，在较广泛的运行条件下均能达到较高的去污效果．本实验的最佳运行条件为：平均ＵＶ光照强度２６９３Ｗ／ｍ２的晴天，ＴｉＯ２催化剂投加量１ｇ／Ｌ，系统循环流量１６００Ｌ／ｈ，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液１５Ｌ，光照１ｈ色度去除率达８３６％以上，光照２ｈ达９７９％．     

掺入金属离子的TiO2纳米粒子光催化降解吖啶橙

利用酸催化溶胶－凝胶法（ｓｏｌ－ｇｅｌ）制备了 Ｆｅ３＋和 Ｃｒ３＋不同掺入量的 ＴｉＯ２半导体纳米粒子研究了这些纳米粒子对吖啶橙光催化氧化降解的影响．结果表明，微量 Ｆｅ３＋和 Ｃｒ３＋的掺入可明显提高 ＴｉＯ２的光催化活性．进一步研究表明，在 Ｆｅ３＋－ＴｉＯ２体系中，最佳掺入量为 ０．１％，而且中性介质和自然光有利于光催化氧化反应的进行，反应３ｈ后降解率可达９７．７５％．在Ｃｒ３＋－ＴｉＯ２体系中，弱碱性介质和自然光有利于光催化氧化反应，最佳掺入量为０．０５％，降解率可达８７．５４％．     

TiO2光催化联合技术降解苯酚机制及动力学

主要研究了TiO2光催化体系结合H2O2或外加电催化(EC)体系对苯酚催化降解效率的影响,评价比较TiO2/UV、H2O2/UV、TiO2/UV/H2O2、TiO2/UV/EC体系下苯酚降解机制及动力学.结果表明,TiO2/UV/H2O2和TiO2/UV/EC体系下苯酚降解效率明显高于TiO2/UV体系,当苯酚溶液pH值为6,TiO2质量浓度0.2 g·L-1,紫外光照2 h,光催化降解效果达到86%,当电流密度为12 mA·cm-2,则苯酚可达到100%去除.比较了不同催化体系下的能量利用率,苯酚降解15 min,TiO2/UV/EC体系能量利用率最大为0.030 6 g·(kW·h)-1,其能量消耗为0.0640 kW·h-1,说明采用TiO2/UV/EC体系能更多地利用能量降解苯酚.通过不同催化体系下中间产物分析,建立苯酚及其中间产物对苯二酚、邻苯二酚和苯醌的拟一级降解动力学模型,通过模型验证各催化体系下苯酚的降解历程,同时也说明了TiO2/UV/EC体系有利于苯酚及其中间产物的降解.     

Fe2O3/TiO2负载膨胀珍珠岩光催化降解罗丹明B

为获得高效催化活性的光催化材料,研究不同煅烧氛围对材料在可见光下催化性能的影响,以膨胀珍珠岩（EP）为载体,采用溶胶-凝胶法,在不同煅烧氛围（O₂和/或NH₃）下制备Fe₂O₃/TiO₂负载EP的光催化复合材料〔Fe₂O₃-TEP（O₂）、Fe₂O₃-TEP（NH₃）、Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）〕,采用EDS（X-射线色散能谱）、BET（比表面积及孔径分析）、XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、XPS（X射线光电子能谱）等对复合材料进行表征,并研究了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解效果.结果表明:①复合材料成功负载了Ti、Fe元素,负载的TiO₂以锐钛矿型存在,Fe₂O₃的掺杂增强了TiO₂对可见光的响应能力;②不同的煅烧氛围明显影响复合材料的晶粒尺寸、比表面积和光催化性能,其中,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）的光催化性能最好,4 h后罗丹明B降解率达到87.59%,Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）4 h后对罗丹明B的降解率则分别为65.02%、62.48%和47.48%;③在试验条件下,复合材料的光催化反应符合一阶反应动力学方程,Fe₂O₃-TEP（O₂,NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃,O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）相应的降解速率常数分别为0.008 3、0.004 3、0.004 3和0.002 7 min-1.研究显示,通过溶胶-凝胶法所制备的复合材料（Fe₂O₃-TEP）经煅烧后所得矿相均一;Fe₂O₃掺杂TiO₂可形成Ti—O—Fe键,减小TiO₂固有的禁带宽度;复合材料光催化性能也受到煅烧氛围的影响,先O₂后NH₃煅烧条件下所得材料的光催化性能最佳.      

Synthesis, crystal structure, photodegradation kinetics and photocatalytic activity of novel photocatalyst ZnBiYO4

ZnBiYO₄ was synthesized by a solid-state reaction method for the first time. The structural and photocatalytic properties of ZnBiYO₄ were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Vis diffuse reflectance. ZnBiYO₄ crystallized with a tetragonal spinel structure with space group I41/A. The lattice parameters for ZnBiYO₄ were a = b = 11.176479 Å and c= 10.014323 Å. The band gap of ZnBiYO₄ was estimated to be 1.58 eV. The photocatalytic activity of ZnBiYO₄ was assessed by photodegradation of methyl orange under visible light irradiation. The results showed that ZnBiYO₄ had higher catalytic activity compared with N-doped TiO₂ under the same experimental conditions using visible light irradiation. The photocatalytic degradation of methyl orange with ZnBiYO₄ or N-doped TiO₂ as catalyst followed first-order reaction kinetics, and the first-order rate constant was 0.01575 and 0.00416 min^-1 for ZnBiYO₄ and N-doped TiO₂, respectively. After visible light irradiation for 220 min with ZnBiYO₄ as catalyst, complete removal and mineralization of methyl orange were observed. The reduction of total organic carbon, formation of inorganic products, SO₄^2- and NO₃^-, and evolution of CO₂ revealed the continuous mineralization of methyl orange during the photocatalytic process. The intermediate products were identified using liquid chromatography- mass spectrometry. The ZnBiYO₄/(visible light) photocatalysis system was found to be suitable for textile industry wastewater treatment and could be used to solve other environmental chemical pollution problems.     

Effect of transition metal doping under reducing calcination atmosphere on photocatalytic property of TiO2 immobilized on SiO2 beads

TiO₂ immobilized on SiO₂ (TiO₂/SiO₂) have been prepared by sol-gel method and various ions of transition metals (Cr³⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺) were doped on the photocatalyst using wet impregnation method under reducing calcination atmosphere. The photocatalytic activity of metal doped TiO₂/SiO₂ towards phenol degradation under black light irradiation were investigated and compared with undoped TiO₂/SiO₂. The results showed that the photoresponse of Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂ were larger than undoped TiO₂/SiO₂, indicating that the photogenerated carriers were separated more efficiently in Cu²⁺ and Zn²⁺ doped TiO₂/SiO₂. The reactivity was in the order of Cu²⁺ > Zn²⁺ > Ni²⁺ > Cr³⁺ > Co²⁺. The different photoreactivity was ascribed to combine effect of the different ionic radii and photocorrison tendency of the dopants. The sample was also characterized by surface analytical methods such as X-ray diffraction, scanning electron micrograph/electron dispersive X-ray analyzer and UV-Vis absorption spectrum.     

Photocatalytic degradation of phenanthrene on soil surfaces in the presence of nanometer anatase TiO2 under UV-light

The effect of nanometer anatase TiO₂ was investigated on the photocatalytic degradation of phenanthrene on soil surfaces under a variety of conditions. After being spiked with phenanthrene, soil samples loaded with different amounts of TiO₂ (0 wt.%, 1 wt.%, 2 wt.%, 3 wt.%, and 4 wt.%) were exposed to UV-light irradiation for 25 hr. The results indicated that the photocatalytic degradation of phenanthrene followed the pseudo first-order kinetics. TiO₂ significantly accelerated the degradation of phenanthrene with the half-life reduced from 45.90 to 31.36 hr for TiO₂ loading of 0 wt.% and 4 wt.%, respectively. In addition, the effects of H₂O₂, light intensity and humic acid on the degradation of phenanthrene were investigated. The degradation of phenanthrene increased with the concentration of H₂O₂, light intensity and the concentration of humic acids. It has been demonstrated that the photocatalytic method in the presence of nanometer anatase TiO₂ was a very promising technology for the treatments of soil polluted with organic substances in the future.     

RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

通过Hummers法及紫外光/热还原工艺制得还原氧化石墨烯(RGO),采用溶胶-凝胶-煅烧法,以RGO和钛酸酊脂为前驱体制备出RGO/TiO2光催化复合材料,并利用XRD、FT-IR等对其进行了表征.对RGO/TiO2光催化降解性能的研究发现,复合光催化剂RGO/TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光催化降解活性显著优于纯TiO2,并且发现负载量和pH值对光催化降解性能有较大的影响:RGO/TiO2投加量为1.2g·L~(-1)、RGO负载量2%、pH为3、初始浓度为50 mg·L~(-1)反应12 h,2,4-D去除率达到98.75%;2,4-D降解率随着RGO/TiO2投加量的增大先增大后减小;RGO/TiO2对2,4-D的降解为脱氯还原和催化氧化过程,产生氯酚、苯酚等中间产物.     

TiO2-PW9复合催化剂光催化降解游离氰

采用水热法制备了二氧化钛(TiO_2)与三缺位磷钨酸钠(Na_8H[β-A-PW_9O_(34)]·24H_2O)共价结合形成的TiO_2-PW_9复合催化剂,并对其光催化降解游离氰(CN~-)的效果进行了研究.NMR和XPS等表征结果证明,Na_8H[β-A-PW_9O_(34)]·24H_2O(简写为Na-PW_9)已成功负载于TiO_2上.光电化学表征结果表明,Na-PW_9的引入可有效提高TiO_2的界面电荷转移.光催化实验结果表明,与单独TiO_2相比,TiO_2-PW_9的光催化活性有明显提高.同时,探究了初始CN~-浓度和催化剂投加量对CN~-去除的影响.结果表明,当初始CN~-浓度为0.3 mmol·L~(-1)、催化剂投加量为1 g·L~(-1)时,复合催化剂的光催化活性最佳,反应150 min后,CN~-的去除率达到81%.CN~-的氧化产物分析结果表明,氰酸根(CNO~-)是CN~-氧化的唯一产物.自由基淬灭实验和电子自旋共振(ESR)波谱分析结果表明,~1O_2是反应体系中的主要活性氧物种.本实验可为多功能催化材料的开发及其在含氰废水污染控制领域的应用提供参考.     

基于缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解染料废水中的应用

近年来,通过缺陷调控提高催化剂催化性能引起了广泛关注,而缺陷重构过程对光催化-类芬顿耦合反应的影响仍鲜有研究.本文将含铁多酸分子强耦合到富含氧空位缺陷的二氧化钛(TiO_2)光催化剂(P25)表面,考察了缺陷形成和二次重构过程对光催化-类芬顿协同催化降解有机染料活性的影响.结果表明,单氰胺复合后二次煅烧有利于H2气氛处理生成的氧空位进行空间分布重构,重构后的缺陷更为有利于TiO_2表面的光生电荷向含铁多酸分子界面转移.借助TiO_2光催化剂光生电荷分离能力的提升和类芬顿试剂活性位点的增强,缺陷重构的类芬顿光催化剂在降解亚甲基蓝染料的反应中催化活性提高了13倍.     

Layered sphere-shaped TiO2 capped with gold nanoparticles on structural defects and their catalysis of formaldehyde oxidation

We describe here a one-step method for the synthesis of Au/TiO₂ nanosphere materials, which were formed by layered deposition of multiple anatase TiO₂ nanosheets. The Au nanoparticles were stabilized by structural defects in each TiO₂ nanosheet, including crystal steps and edges, thereby fixing the Au–TiO₂ perimeter interface. Reactant transfer occurred along the gaps between these TiO₂ nanosheet layers and in contact with catalytically active sites at the Au–TiO₂ interface. The doped Au induced the formation of oxygen vacancies in the Au–TiO₂ interface. Such vacancies are essential for generating active oxygen species (*O⁻) on the TiO₂ surface and Ti^3 + ions in bulk TiO₂. These ions can then form Ti^3 +–O⁻–Ti^4 + species, which are known to enhance the catalytic activity of formaldehyde (HCHO) oxidation. These studies on structural and oxygen vacancy defects in Au/TiO₂ samples provide a theoretical foundation for the catalytic mechanism of HCHO oxidation on oxide-supported Au materials.