TiO2/多孔硅胶对乙烯光催化降解的研究

在可见光或紫外光照的非循环体系中,进行了氧化钛基的催化剂光催化降解乙烯的研究.考察了不同的乙烯初始浓度、不同温度、不同光源和负载贵金属对光降解效率的影响.结果表明,乙烯浓度在38～188 mg/m³范围时,光降解效率随乙烯初始浓度升高而缓慢地线性下降;温度升高有利于光降解;负载的贵金属不仅抑制电子空穴对复合,而且扩大了氧化钛对可见光的吸收,几十倍地提高了氧化钛在可见光的光催化效率.     

β-环糊精强化二氧化钛光催化降解双酚F研究

研究了双酚F在β-环糊精存在的TiO_2光催化体系中的光降解行为,结果表明:双酚F能与β-环糊精形成1:1稳定的包结物,其包结常数为6.33×10~3L/mol,β-环糊精可以使双酚F的光催化降解效率可以提高21%,同时研究了双酚F光降解的动力学规律及pH、β-环糊精浓度、双酚F初始浓度对双酚F的光催化降解的影响。β-环糊精对双酚F光催化降解的强化作用源于β-环糊精促进双酚F在TiO_2表面的吸附。     

暴露不同晶面的锐钛矿及其光催化反应

文章研究了采用水热法制备双椎体矿锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜和暴露(001)和(101)晶面的去顶端双椎体锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜。再利用光还原沉积贵重金属(Ag、Au)到锐钛矿TiO_2晶面上的方法研究所制备的TiO_2纳米晶体结构对光催化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)观察贵重金属(Ag、Au)粒子在锐钛矿TiO_2晶面上的光沉积情况,结果表明暴露的(001)和(101)晶面在锐钛矿TiO_2的光催化氧化还原反应中分别起到不同的作用。通过X射线衍射仪(XRD)分析所制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜的材料成分以及晶型结构。利用制备的锐钛矿TiO_2纳米晶体薄膜对亚甲基蓝进行光催化降解,探究其光催化效率及影响因素。通过对我们制备的矿锐钛矿TiO_2纳米晶体的研究可以认为同是暴露分别进行氧化还原反应的晶面和光还原沉积贵重金属都能有效促进光催化效率。     

Fe3O4@TiO2复合材料对砷及染料的去除机理

利用溶剂热法制备了具有不同TiO_2外壳厚度的Fe_3O_4@TiO_2复合纳米材料,并探究其对砷及染料的去除机理。通过材料表征发现:Fe_3O_4@TiO_2复合材料为典型的核壳结构,Fe_3O_4与TiO_2通过化学反应结合形成Ti~(3+),材料感光范围展宽>600 nm;通过吸附等温线实验,n(TiO_2)∶n(Fe_3O_4)为0. 5时,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对砷有较好的吸附效果(30 mg/g);可见光下,Fe_3O_4@TiO_2复合材料对染料甲基橙具有高效的光催化效率。Fe_3O_4@TiO_2复合材料是一种既可去除砷又可光催化降解染料的多功能材料,在环境污染治理方面将有广阔的应用前景。     

N掺杂TiO_2纳米材料可见光催化性能及其降解水中腐殖酸

以钛酸丁酯为钛源,氯化铵为氮源,采用溶胶-凝胶法制备不同掺N量的N-TiO_2,经扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)手段对制得的纳米材料进行可见光催化性能表征,在可见光照射下催化降解水中腐殖酸(HA),并探究掺N量、投加量及HA初始浓度对降解效果的影响。结果表明,N-TiO_2为锐钛矿相,N掺杂后拓宽了TiO_2光响应范围,可见光催化性能显著提升;掺N量过低或过高均不利于光催化活性;8%-N-TiO_2的投加量为1 mg/L时,对初始浓度为5 mg/L的HA可见光催化降解程度最高,可见光反应140 min后,降解率达80.32%。     

TiO2表面沉积Ag粒子及其可见光下降解含盐废水中的苯酚

为了制备可见光激发下能高效降解含盐废水中有机物的光催化剂,首次以商用TiO_2光催化剂(P25)为载体,利用吸附相反应技术一步获得了Ag沉积的可见光响应复合光催化剂.同时,通过XPS、TEM、HRTEM及紫外可见漫反射光谱图,结合多种高含盐水体系中苯酚的光催化降解过程,研究了不同Ag沉积对催化剂可见光活性的影响.结果发现,吸附平衡后P25表面富含水的吸附层可作为反应和粒子的生成场所,生成量子尺寸的Ag粒子.另外,在吸附层中生成的Ag粒子均匀分布于P25表面并与之紧密结合,并在TiO_2晶格结构中引入晶格交错结构.Ag与TiO_2的表面等离子体共振效应和晶格交错结构共同提升了催化剂的可见光响应和电荷的分离效率,增强了催化剂对苯酚的可见光催化性能.在含盐废水体系中,盐离子数量越多,催化剂在可见光下降解苯酚过程受到的干扰越大.     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

g-C_3N_4/TiO_2复合材料光催化降解布洛芬的机制

以TiCl_3为TiO_2钛源,二聚氰胺为g-C_3N_4前驱体,制备了g-C_3N_4/TiO_2复合材料;通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和紫外可见光吸收光谱(UV-vis)等对g-C_3N_4/TiO_2复合材料进行形貌、元素和催化活性的表征.结果表明,TiO_2能很好地依附在g-C_3N_4的表面;吸收光发生了红移,扩大了TiO_2的吸收光谱范围;催化剂活性实验研究表明g-C_3N_4与TiO_2按1:9的质量掺杂比例制备出的g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对布洛芬(IBU)的光催化降解效果最好;实验同时研究了g-C_3N_4-10/TiO_2复合材料对IBU光催化降解的影响机制.IBU的光催化反应符合准一级动力学规律;酸性环境下有利于IBU的降解;使用异丙醇作为·OH分子探针,检测到·OH存在于g-C_3N_4/TiO_2光催化体系中,并计算得出·OH的贡献率为73.7%,表明·OH在降解中起到主要作用.     

负载型纳米TiO2光催化降解水中微量三氯乙烯

利用负载型纳米TiO_2作为光催化剂,对水中微量三氯乙烯进行紫外光催化降解处理。研究表明,三氯乙烯光催化降解过程符合表现一级反应动力学规律。不同的三氯乙烯初始浓度、光照强度和催化剂用量,对三氯乙烯的光催化降解具有不同的效果。在一定初始浓度范围内,随着初始浓度的增大,三氯乙烯光催化降解的反应速率常数逐渐减小;光强与反应速率常数呈正比例相关,显示出有一个最佳值;催化剂的用量与反应速率常数并非呈直线相关。此外,还讨论了三氯乙烯光催化降解的机理。     

g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂的制备及酸化改性

以偏钛酸和三聚氰胺为原料,经煅烧制备g-C_3N_4/TiO_2复合纳米光催化剂,研究不同原料配比、煅烧温度和升温速率等制备条件对其可见光催化性能的影响,并采用UV-Vis DRS、FT-IR、XRD、TEM和PL等方法对催化剂进行表征。在可见光条件下,用制备的复合催化剂降解亚甲基蓝,考察了催化剂酸化改性处理对亚甲基蓝光降解效率的影响。结果表明:当m(偏钛酸)∶m(三聚氰胺)为1∶4、煅烧温度为500℃、升温速率为10℃/min时,g-C_3N_4/TiO_2复合纳米材料对20 mg/L亚甲基蓝的可见光降解效率最高,其3 h时降解率可达99.64%。经酸化改性处理后的催化剂,其电子空穴复合率被有效降低,光催化性能得到提高。此外,光催化机理的研究表明,·O_2~-是降解过程中起主要作用的活性物质。     

AgCl/ZnO/GO光催化降解甲基橙的性能研究

为了提高ZnO对偶氮染料污染物的光催化降解效率,以AgCl和GO（氧化石墨烯）作为改性剂,通过水热法和化学沉积法制备了AgCl/ZnO/GO光催化材料,采用XRD、SEM、XPS、UV-Vis方法对材料的物相组成、微观形貌及光学特性进行表征;以MO（甲基橙）为目标污染物,探究其在可见光下的催化降解性能,考察AgCl含量、催化剂投加量、pH对其可见光催化活性的影响.结果表明:①AgCl的沉积和GO的负载增强了ZnO对可见光的响应能力,提高了光生电子-空穴产生、分离效率,同时增加了材料的分散性及其对MO的吸附率,因此AgCl/ZnO/GO光催化材料对MO有良好的可见光催化降解效率.②AgCl/ZnO/GO对MO的催化降解效率随着AgCl含量的增加而增加,随着催化剂投加量的增加呈先增后降的趋势,溶液pH对其降解效果有一定影响,但不显著.③当AgCl/ZnO（二者物质的量的比）为2:1、AgCl/ZnO/GO投加量为70 mg、pH为7、室温下经过可见光照射50 min后,AgCl/ZnO/GO对质量浓度为10 mg/L的MO的降解率可达98.93%;此外,该催化剂重复使用4次对MO仍具有88%的去除率,显示出良好的稳定性.因此,AgCl/ZnO/GO是一种高效、稳定的可见光光催化剂,在废水净化方面具有良好的应用前景.      

低温等离子体降解芳烃和烷烃类VOCs的对比研究

低温等离子体是一种能有效降解挥发性有机化合物(VOCs)的新技术。在降解过程中,由于有机气体分子结构的不同,降解效率出现差异。为了研究分子结构对低温等离子体降解VOCs的影响,以苯、甲苯、二甲苯、戊烷、正己烷和环己烷6种VOCs作为实验对象,分析比较了电离能、氢含量和沸点对闭环芳香烃和开链烷烃降解的影响。实验结果表明:1)电离能是影响芳烃和烷烃2类VOCs降解效率的重要参数,电离能越大,降解效率越低; 2)氢含量由于受到单键数量的影响,对于芳香烃,氢含量越大,降解效率越高,而对烷烃来说则相反; 3)沸点也是影响这2类VOCs降解的一个相关因素,随着沸点增大,其降解效率也增大。     

新型纳米材料光催化反应器研究

为了充分发挥纳米材料的光催化性能,研制了一种带有旋转叶片且可负载光催化纳米材料的光催化反应器.并以制备的纳米TiO2/硅藻土复合材料作为光催化剂、TNT生产废水为处理对象,考察了催化材料附载量、废水浓度和多次重复使用对反应器催化降解效率的影响.结果表明:附载有光催化纳米材料的反应器经过6次6h重复使用,对TNT生产废水催化降解效率仍然保持在75%以上,远高于直接分散在废水中纳米材料的处理效率(47.25%),即多次重复使用并保持高降解效率;而且可较好地避免纳米光催化材料的团聚.避免因回收造成的纳米材料光催化效率降低以及回收不完全造成的水体二次污染等现象.     

工业源重点行业VOCs治理技术处理效果的研究

选取了6个重点行业的130家企业,通过收集监测资料及补充监测,对10种治理技术的VOCs处理效果进行研究。结果表明:等离子体法、活性炭吸附法、催化燃烧法、吸收法、生物法、光催化氧化法、水喷淋+活性炭吸附法、活性炭吸附+回收法、等离子体+活性炭吸附法、光催化氧化+等离子体法的平均处理效率分别为64.85%、73.11%、88.26%、50.49%、33.30%、63.72%、63.11%、92.00%、83.40%、80.90%。进口VOCs浓度小于100 mg/m3时,各种处理工艺的平均处理效率只有66.20%。随着进口VOCs浓度的提高,各种处理工艺的平均处理效率也相应提高。预处理效果、设计参数的选取、设施的维护都对处理效果有较大的影响。处理效率越高的治理技术,其初期投资和运行成本也越高。在选择VOCs处理技术时应综合考虑废气的收集、废气成分、经济、环保要求等因素,并注重运行参数的调试及设备的维护。     

改性TiO2对废水处理光催化效率的影响研究进展

TiO2材料在紫外光照射下对废水中的有机物具有光催化降解作用,在环境保护污染治理方面有着广阔的应用前景,但其催化效率并不理想。本文介绍了材料TiO2光催化在废水处理中的研究现状,指出了限制TiO2光催化效率的影响因素,并综述了如何提高其光催化效率的几种途径。     

降解VOCs的有机-无机光催化剂研究进展

挥发性有机物（VOCs）带来了诸多危害,VOCs治理已成研究热点。光催化降解VOCs因其低成本、无二次污染、节能、高矿化率等优点被广泛研究。TiO₂、Bi₂WO₆、MOF和量子点等光催化剂已应用于VOCs的降解,并在此基础上构建一种新型有机-无机复合光催化剂。在构建有机-无机复合光催化剂的过程中,从复合催化剂的有机及无机组分、催化剂结构、光生电子调控等方面研究,以期为制备降解VOCs的新型有机-无机复合光催化剂提供新的研究思路。     

长三角典型城市工业VOCs处理技术应用状况分析

调研长三角典型城市213家重点行业企业398套废气处理系统的基础上,分析了吸附、吸收、冷凝、光解/光催化、低温等离子体、燃烧法和生物处理技术在不同行业的应用情况,同时分析了以上处理技术的不同组合工艺在不同行业的应用情况以及实际的VOCs净化效果。结果表明:吸附是最常用的VOCs处理技术,具有广谱性,应用占比为47.49%,吸附再生与燃烧和冷凝等末端处理技术结合时可以达到90%的净化效率,同时废吸附剂产生量降低90%以上,实现VOCs废气处理的资源化和能源化;吸收、冷凝、光解/光催化、低温等离子体和生物法处理工艺则具有一定的选择性和偏好性。选择合理的组合处理技术,可以发挥不同处理技术的优势,保证处理系统的高效性和稳定性。     

SiO2纳米颗粒内嵌强化介孔TiO2单晶光催化降解盐酸四环素

吸附性能和光生载流子的分离效率是决定光催化降解抗生素的主要因素.为提高介孔TiO_2单晶(MSCs)的吸附性能和光生载流子的分离效率,在MSCs内部构建SiO_2纳米颗粒吸附结构.同时,利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性.最后,以盐酸四环素为抗生素代表,通过控制SiO_2纳米颗粒比表面积,考察SiO_2对复合材料吸附及光催化性能的影响.结果表明,SiO_2纳米颗粒与TiO_2单晶复合显著提高了材料的吸附性能,表面保护蚀刻进一步提升了材料的比表面积.实验条件下,高比表面积SiO_2-TiO_2单晶复合材料(KSiO_2@TiO_2)对盐酸四环素的平衡吸附量、降解效率、降解速率常数和矿化率分别达到了0.96 mg·g-1、90.2%、0.0079 min-1、54.4%,分别是MSCs的4.4、1.5、2.6和3.1倍.副产物分析表明,SiO_2复合介孔单晶材料更易将盐酸四环素降解为小分子物质.     

吸附法净化挥发性有机物的研究进展

吸附法是净化挥发性有机物(VOCs)的主要方法之一,具有工艺成熟、操作简单、能耗低、净化效率高等优点。吸附剂的选择是VOCs净化的关键,同时如VOCs分子结构、外界环境因素也会影响净化效果。重点介绍了不同吸附剂对VOCs的净化,分析了影响VOCs吸附的其他因素,并展望了吸附法净化VOCs的研究方向。     

工业企业有组织VOCs排放特征及治理技术探讨——以济南为例

采用便携式非甲烷总烃测试仪对济南市重点VOCs排放企业的有组织排放口开展监测,分析了不同行业、不同工艺非甲烷总烃(NMHC)排放特征,介绍了VOCs废气处理技术现状。结果表明:有组织废气NMHC排放浓度≤12 800 mg/m~3,超标率为11.9%;炼焦工艺排放的NMHC浓度最大,达到了868.25 mg/m~3;重点VOCs排放企业废气治理采用活性炭吸附、UV光氧催化的比例较高,66.4%的企业采用组合治理模式,活性炭+UV光氧和吸附脱附+燃烧组合工艺的应用比例达到52.7%。