Fe-Ni-TiO2/AC粒子电极的制备及可见光光电催化协同降解RhB

制备Fe-Ni-TiO2/AC粒子电极,应用于可见光助三维电极/电Fenton(Vis-3D/EF)光电催化体系中,以RhB为目标污染物,研究了可见光光电催化对RhB的协同降解.实验优化了Fe-Ni-TiO2/AC粒子电极的制备条件,并与活性炭粒子电极、活性炭负载TiO2粒子电极在Vis-3D/EF体系中的光电催化性能进行对比,结果表明:TiO2浸渍液浓度为2g/L,Fe-Ni掺杂比为5:5,Fe:Ni:TiO2物质的量比为0.5:0.5:100的条件下制备的粒子电极在Vis-3D/EF体系中表现出最优的光电催化性能,60min对RhB的去除率达92.58%,优于活性炭粒子电极和活性炭负载TiO2粒子电极.自制粒子电极在Vis-3D/EF体系比在3D/EF体系对RhB的去除率提高29.46%,表现出明显的光催化和三维电极/电Fenton协同处理效果,协同指数为1.18,说明了自制粒子电极应用在Vis-3D/EF组合技术中,实现对RhB的可见光光电协同降解是可行的.     

阴极原位产H2O2强化光电催化降解水中EDTA的研究

本研究构建了以活性碳纤维(Activated Carbon Fiber,ACF)为阴极,TiO_2/Ti与Ru O_2/Ti为双阳极的光电催化体系.该体系中,Ru O_2/Ti电阳极和TiO_2/Ti光阳极均有氧化作用,可同时氧化降解污染物;且电阳极具有较强析氧作用,能产生大量O_2;ACF阴极具有还原作用,可将体系中产生的O_2原位还原为H_2O_2;H_2O_2在紫外光下产生·OH,进而强化光电催化与电催化氧化过程,实现对水中乙二胺四乙酸二钠(EDTA)的高效去除.本论文详细考察了电流密度、pH、曝气等因素对EDTA降解效果的影响.结果表明,在EDTA初始浓度为300 mg·L~(-1)、溶液初始pH=4.84、电流密度为12 m A·cm~(-2)和光电流密度为0.012 m A·cm~(-2)的条件下,反应90 min后,EDTA降解率高于90%.该催化体系实现了EDTA的高效降解.     

漂浮型B、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及柴油降解性能

以膨胀珍珠岩为载体,采用溶胶-凝胶法制备硼、氮共掺杂漂浮型Ti O_2,采用XRD、BET、SEM、UV-vis DRS、XPS等分析手段进行材料表征并考察其对柴油的光降解性能.结果表明,B-N-Ti O_2/EP复合光催化剂表面有明显的Ti O_2覆层,晶型为锐钛矿型Ti O_2,Ti O_2负载有利于比表面积的提升.制得的B-N-Ti O_2/EP的可见光区响应高于N-Ti O_2/EP和Ti O_2/EP,该结果与3种材料的柴油光降解效果相一致.B-N-Ti O_2/EP对柴油的9h降解率将近50%,GC-MS分析表明,光降解过程中柴油各特征组分(C_9~C_(23))均得到不同程度降解,其中C_(11)以下的短链有机分子降解效果明显.     

Co3O4/BiVO4复合阳极活化过一硫酸盐强化光电催化降解双酚A

采用静电纺丝法制备了Co_3O_4/BiVO_4复合薄膜电极,并以之为光阳极,在过一硫酸盐(PMS)辅助作用下开展了光电催化降解双酚A研究.结果表明,PMS在可见光下可显著强化Co_3O_4/BiVO_4复合阳极光电催化降解双酚A,在0.25 V外加偏压以及可见光照射下,当加入2 mmol·L-1PMS时,双酚A在2 h内的降解效率为96%.降解动力学常数为0.471 4 min-1.系统研究了PMS初始浓度、外加偏压对双酚A降解性能的影响.结果发现,双酚A在较低的PMS投加量和较低的外加偏压(0.25 V)下即可有效降解.采用电子自旋共振波谱仪鉴定体系的主要活性自由基为SO·-4和·OH.并进一步通过淬灭实验结果证明空穴、SO·-4和·OH起主要氧化作用.光电反应后的体系中未检测到金属离子溶出,可避免二次污染.     

K2S2O8强化g-C3N4薄膜电极光电催化降解Cu(CN)32-并同步回收Cu

采用高温液相生长法制得g-C_3N_4薄膜电极并作为光阳极,以石墨毡作为阴极,建立了光电催化系统.通过对比光电催化体系、K_2S_2O_8体系以及外加K_2S_2O_8到光电催化体系,发现在光电催化系统下外加K_2S_2O_8可以有效地提高光电催化降解Cu(CN)_3~(2-)的效率,并实现了Cu在阴极上的有效回收.探究了K_2S_2O_8投加量对CN-降解率和Cu回收率的影响,发现当K_2S_2O_8浓度为1 mmol·L~(-1),偏压为1.0 V时,CN-的去除率和Cu回收率分别达到86.23%和82.11%.通过SEM、EDS和XPS分析阴阳极表面形貌,发现部分Cu+被氧化以CuO的形式存在于沉淀和阳极表面,大部分铜离子通过电化学还原作用以单质铜的形式沉积于阴极表面,铜离子有效地从体系中去除.电子顺磁共振及淬灭实验分析表明,CN-的氧化去除是硫酸根自由基(SO·-4)氧化和非自由基氧化共同作用.     

多孔TiO2薄膜电极/泡沫镍硬模板制备及其光电催化性能

以泡沫镍为载体,活性炭为造孔剂,采用硬模板法制备泡沫镍负载多孔TiO2薄膜(Porous TiO,films/foam nicel,PTFN)电极,并利用XRD和SEM等测试手段对其结构进行表征.同时,通过亚甲基蓝溶液的光电催化降解反应,对其光电催化活性进行评价,并探讨阳极偏压、通气速率、亚甲基蓝初始溶液浓度和活性炭造孔剂量对降解效率的影响规律.结果表明:相对于未加模板造孔剂的TiO2薄膜电极的光电催化性能,泡沫镍负载多孔TiO2薄膜具有更好的光电催化性能,原因是高比表面积电极有利于为光电催化提供高浓度的亚甲基蓝分子,使反应速率加快;另外,存在最佳的光电催化降解条件,即当外加阳极偏压为3 V,通气速率为40 L·h-1,n(活性炭造孔剂最):n(前驱体中钛)(即C/Ti)为10％,亚甲基蓝溶液初始浓度为1mg·L-1时,光电催化降解效率最高.同时,研究发现,亚甲基蓝在光电催化降解过程中,通过自由基的氧化发生了C=N键的断裂去甲基化,最后被降解为H2O、CO2和SO42-、NO3-、Cl-离子.     

网状Ti/TiO2电极光电催化氧化若丹明B

用阳极氧化法制备出一种网状Ti/TiO2电极,扫描电镜和拉曼光谱对电极表面TiO2膜的形貌和晶体结构的检测结果表明:膜的结构和性能受阳极氧化过程中氧化速率的影响,在控制实验条件下,锐钛型TiO2是其主要结晶形态.若丹明B的光电催化降解和光催化降解的实验结果表明:外加偏压可以有效地提高有机物的光催化降解效率.TOC的测定结果显示,在光电催化氧化过程中,若丹明B几乎完全矿化.若丹明B在光电催化降解过程中,生色基团的破坏与脱乙基作用同时发生.     

铬掺杂TiO2液相沉积膜可见光下降解甲基橙研究

实验用液相沉积法制备铬掺杂改性的二氧化钛(Cr-TiO2)薄膜电极,并在可见光下利用制备的电极对甲基橙溶液(MO)进行光电降解实验研究.并对制备的薄膜进行光电流(I-t)、交流阻抗(EIS)和Mott-Schottky等电化学相关表征.当掺杂浓度为0.2％时,薄膜电极具有最好的光电催化活性.在以0.2％ Cr-TiO2...     

电化学氧化PFOA阳极材料筛选及其机制研究

全氟辛酸(PFOA)具有环境持久性及内分泌干扰性,传统的生物降解及高级氧化法对PFOA的去除效果微弱.本研究采用电化学氧化法降解PFOA,选取BDD(掺硼金刚石电极)、Pt、Ti、Ti/RuO2、Ti/RuO2-IrO2、Ti/In2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2和Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3这11种阳极材料为备选电极.采用线性扫描伏安法测试析氧电位(OEP),评价11种电极对PFOA的降解效果和脱氟效果,并采用超声-电化学协同方法间接证明PFOA分子在电极表面的直接电子转移是降解反应的第一步.Ti/SnO2-Sb2O5-Bi2O3、Ti/SnO2-Sb2O5-CeO2、Ti/SnO2-Sb2O5和BDD对PFOA有较好的电氧化效果,降解率分别是89.8%、89.8%、93.3%和98.0%.Pt、Ti/SnO2-Sb2O5-RhO2、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2和Ti/In2O3对PFOA的电氧化效果微弱,降解率分别是2.1%、2.3%、12.5%和3.1%.而Ti、Ti/RuO2和Ti/RuO2-IrO2对PFOA没有电氧化能力.PFOA分子经过电极表面的直接电化学氧化发生脱羧反应,后经过逐步脱掉CF2单元的循环生成短链的全氟羧酸类化合物C6F13COO-、C5F11COO-、C4F9COO-和C3F7COO-.     

光电协同催化降解水杨酸和苯胺:二氧化钛晶型的影响

以水中水杨酸和苯胺为氧化降解对象,采用光电催化方法,对比研究了其在锐钛型和金红石型2种TiO2薄膜电极上的降解行为．结果表明：1)2种有机物在锐钛型电极上的降解速率大于在金红石型TiO2上的．2)相同条件下,水杨酸在2种电极上的降解速率差别不如苯胺的明显;偏压增高时两种电极的光电催化活性逐渐缩小．3)金红石型TiO2电极具有较高的光电转换效率但其法拉第电流效率较低。     

电Fenton试剂助TiO_2可见光催化降解水中的特丁津

以网状铱钽钛涂层电极为阳极、石墨板为阴极,设计了一种在线生成H_2O_2的电化学反应器,并研究了电Fenton试剂(电生H_2O_2及Fe~3+)助TiO2可见光催化降解特丁津的情况.结果表明:电化学法在线生成H_2O_2能助TiO~2可见光催化降解特丁津,反应180min降解率近100%;而以Fe~3+协同TiO_2则显著加快反应速率,反应30min降解率达100%;特丁津的降解始于脱氯,然后脱特丁基、乙基、氨基;通过对反应体系的光谱分析显示,特丁津的降解涉及羟基自由基(·OH)及超氧自由基(·O_2~-)的产生与参与.     

网状Ti/TiO2电极光电催化氧化若丹明B

用阳极氧化法制备出一种网状Ti/TiO₂电极,扫描电镜和拉曼光谱对电极表面TiO₂膜的形貌和晶体结构的检测结果表明:膜的结构和性能受阳极氧化过程中氧化速率的影响,在控制实验条件下,锐钛型TiO₂是其主要结晶形态.若丹明B的光电催化降解和光催化降解的实验结果表明:外加偏压可以有效地提高有机物的光催化降解效率.TOC的测定结果显示,在光电催化氧化过程中,若丹明B几乎完全矿化.若丹明B在光电催化降解过程中,生色基团的破坏与脱乙基作用同时发生.     

BiVO4-Cu2O/CuO双光电极自偏压光电催化降解苯酚研究

基于费米能级差,构建了以BiVO_4为光阳极,Cu_2O/CuO为光阴极的双光电极可见光响应光催化燃料电池体系,研究了该体系在不同氧化剂的辅助作用下光电催化降解苯酚的效率与动力学.结果表明,向该体系中投加H_2O_2可以显著促进苯酚的降解,且反应过程光电流稳定,铜溶出量低.详细探究了H_2O_2初始浓度、pH对降解的影响,结果表明在H_2O_2投加量为5 mmol·L~(-1),初始pH为3.5条件下利于苯酚降解,5 mg·L~(-1)的苯酚可在120 min内完全去除.顺磁共振和猝灭实验表明该体系的主要氧化物种为·OH、·O~-_2和光生空穴.该催化体系实现了苯酚在可见光下的高效催化降解.     

g-C_3N_4/TiO_2复合材料的制备及降解四环素的研究

文章以三聚氰胺和尿素为原材料,采用缩聚热解法以550 ℃高温煅烧4 h合成g-C_3N_4,将其与Ti O_2前驱体通过水热法结合煅烧工艺制备 g-C_3N_4/Ti O_2复合材料。目标降解物选用四环素,以成分配比、p H 等作为自变量,探讨对四环素降解率的影响,并采用XRD、SEM、BET测试手段对材料性能进行表征。在实验中,投加70 mg 经过120 ℃水热4 h和500 ℃煅烧2 h的g-C_3N_4/Ti O_2粉末用于降解70 m L浓度为10 mg/L的四环素溶液。结果显示,在氙灯光照下,在90 min内g-C_3N_4与Ti O_2质量比为12∶100的g-C_3N_4/Ti O_2对四环素的降解率达88.43%,Ti O_2对四环素的降解率为64.73%,降解率提升了40%。     

TiO2诱导下左旋氧氟沙星的可见光降解及其机制

左旋氧氟沙星是一种新型污染物.单一的左旋氧氟沙星(LFV)和Ti O2无可见光响应,但二者共存下左旋氧氟沙星能发生显著的可见光降解.为此研究Ti O2用量、溶液p H以及左旋氧氟沙星浓度对Ti O2/Vis(可见光)降解左旋氧氟沙星的影响及机制.结果表明,左旋氧氟沙星能吸附在Ti O2表面,吸附服从准二级吸附动力学和Langmuir吸附等温线.吸附左旋氧氟沙星的Ti O2漫反射UV-Vis光谱进一步表明二者形成表面复合物.左旋氧氟沙星的Ti O2/Vis降解动力学符合LangmuirHinshelwood方程.合适的Ti O2浓度和中性p H有利于光解过程的进行.自由抑制实验、N2保护下左旋氧氟沙星的Ti O2/Vis降解实验揭示·O-2是该过程中的主要活性物种.同时,无氧左旋氧氟沙星-Ti O2悬浮液光照不同时间的UV-Vis光谱证明体系中存在电子向Ti O2导带的注入.依据实验结果提出吸附在Ti O2表面的左旋氧氟沙星与Ti O2形成表面复合物,在可见光照下发生电子迁移,从而引发左旋氧氟沙星降解.本研究表明利用污染与Ti O2形成表面复合物诱导其可见光降解可用来去除水中某些有机污染物.     

掺铁TiO2纳米管阵列模拟太阳光光电催化降解双酚A的研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物,其处理技术的开发对环境治理和人类健康都非常重要.以氙灯为模拟太阳光光源,掺铁Ti O2纳米管阵列(Fe/TNA)为光阳极,对BPA进行光电催化降解实验研究.通过场发射扫描电镜、X射线衍射以及紫外-可见漫反射表征Fe/TNA的形貌、物相和光吸收性能.结果表明,与纯Ti O2纳米管阵列(TNA)相比,Fe/TNA光吸收边界发生红移,在可见光区的吸收增强.考察Fe掺杂量、电流密度、不同阴极材料下曝气速率等因素对光电催化降解BPA的影响.结果表明,降解反应符合准一级反应动力学方程,在以0.9 mol·L-1Fe(NO3)3浸渍改性的Fe/TNA为光阳极、钛箔为阴极,电流密度为1.15 m A·cm-2的条件下反应4 h,10 mg·L-1BPA降解率可达72.3%,反应速率常数为5.32×10-3min-1,分别是以TNA为光阳极时的1.24倍和1.52倍;曝气可提升光电催化降解BPA的效果,以钛箔为阴极,曝气速率为1.0 L·min-1和以碳布为阴极,曝气速率为0.2 L·min-1条件下降解4 h,BPA的降解率分别可达82.7%和94.1%,反应速率常数分别为7.20×10-3min-1和11.6×10-3min-1.     

氮掺杂生物炭催化臭氧对于布洛芬的降解特性与机制

系统研究了新型氮掺杂生物炭材料(N-C)催化臭氧对于水中布洛芬(IBP)的氧化降解效能及机制,并深入探究了初始pH、臭氧投加量、催化剂投加量、不同阴离子和背景水质条件对IBP降解效率的影响.结果 表明,相较于一些常见的碳基催化剂(g-C3N4、生物炭、颗粒活性炭)及金属催化剂(MnO2、Fe3O4),N-C催化臭氧体系...     

紫外光协助下DSA电极对1,4-苯醌的强化开环作用研究

以商品化DSA电极为光电极,以1,4-苯醌为模型污染物进行了光电催化降解,考察了外加电解质、外加电场强度和初始pH条件等因素的影响.结果表明,光电催化氧化过程的TOC去除率是单独光催化氧化和电催化氧化过程之和的1.25倍,光电催化降解过程具有更高的降解效率,证明光催化氧化和电催化氧化过程的耦合产生了一定的协同作用.外加电解质和外加电场均能在一定浓度和强度范围内有效提高光电催化降解效率.酸性和中性pH条件利于1,4-苯醌的开环矿化.探讨了光电催化氧化机制,指出以电化学氧化作用为主导的光助电催化氧化过程能够高效产生羟基自由基,降解效率可调,在水处理中更具实用价值.     

悬浮TiO_2-铂电极体系光电催化降解染料

文章采用悬浮TiO2-铂电极体系,以悬浮TiO2作为光催化剂,在两片铂电极间施加一定的电压,研究了染料Procion Red MX-5B在NaCl和Na2SO4电解质溶液中的光电催化降解。光电催化的效率与NaCl溶液的浓度和外加电压密切相关,在0.3mol/L的NaCl溶液中,外加电压8V的条件下,10min内染料的脱色率达到95%,而同时间内光催化脱色率只能达到35%。当外加电压超过5V时,电降解几乎与光电催化具有相同的染料脱色率,然而电降解并不能使染料降解的中间物矿化。光电催化能够在反应的最初一个小时去除溶液中80%的TOC,相同时间内光催化能够去除50%。光电催化与光催化都不能完全矿化所处理的染料,原因在于溶液中生成了非常稳定的降解产物。在Na2SO4溶液中,外加电压只能轻微的提高染料的脱色率,但却不能促进中间产物的分解。     

铁电极原位产Fe(Ⅱ)诱导过硫酸盐降解水合肼废水

随着中国航天工业的发展,发射过程中产生的水合肼废水对环境的危害逐渐显现。为提高含肼废水的降解效能,该文采用Fe电极活化过硫酸盐降解水合肼废水。研究了Na_2S_2O_8浓度、电流强度和初始pH对水合肼降解率的影响,结果显示,较之铁电极/H_2O_2体系,相同条件下铁电极/Na_2S_2O_8体系的水合肼降解效率和速率得到提升。其最佳运行条件为:Na_2S_2O_8投加量10 mmol/L、电流强度0.11 A、初始pH=6.5,此时一级动力学反应速率-7.81 h~(-1),30 min水合肼的降解率达到98.6%。