吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.     

Fe_2O_3-TiO_2光催化降解水中酸性橙Ⅱ研究

通过溶胶-凝胶法制备TiO2/Fe2O3复合半导体催化剂,用SEM、X-ray衍射仪对催化剂进行表征,设计了光催化降解反应装置以研究光催化降解水中酸性橙。探讨了Fe2O3-TiO2催化剂对可见光吸收性能,以及降解水中酸性橙Ⅱ的催化性能影响。实验结果表明:Fe2O3修饰的TiO2出现明显的红移,20%wFe2O3修饰的TiO2催化剂催化效率较高;TOC结果表明,低pH值条件有利于酸性橙Ⅱ的矿化。     

石墨烯/二氧化钛降解亚甲基蓝的研究

以钛酸丁酯和氧化石墨烯为前驱物,通过水热法制备石墨烯/二氧化钛(GR/TiO2)复合光催化剂。采用XRD、TEM和FT-IR等技术手段对GR/TiO2粉体的结构和形貌进行了表征。利用对亚甲基蓝光催化降解,考察了GR/TiO2的光催化降解能力,并研究了H2O2用量和p H等因素对光催化降解速率的影响。结果表明:复合催化剂中,TiO2为锐钛型晶体,粒径为25 nm左右,分散在薄纱状的石墨烯上;复合催化剂通过紫外光下光催化性能有所提高,对可见光产生响应,具有良好的稳定性;加入适量H2O2能提高反应速率,碱性条件下,对亚甲基蓝的降解效率更高。     

双氧水敏化二氧化钛的制备及表征

利用超声分散法,以钛酸丁酯为主要原料,以双氧水为敏化剂,无水乙醇作为溶剂,冰醋酸作为抑制剂,制备双氧水敏化的二氧化钛粉体。并通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对产品进行表征。同时研究不同影响因素对甲基橙去除率的影响。实验结果显示,当焙烧温度为550℃,H2O2浓度为0.3%,催化剂投加量为0.5 g/L时,可制备出降解甲基橙溶液效果较好的二氧化钛。     

交联壳聚糖-CdS颗粒可见光催化脱色甲基橙研究

利用壳聚糖对金属离子的配位络合作用和吸附性能,模拟生物矿化仿生制备交联壳聚糖/CdS复合粒子。以甲基橙为处理对象,氙灯模拟可见光,研究了该复合材料对甲基橙的降解脱色性能。用Langmuir-Hinshelwood方程从动力学的角度,考察了不同催化剂浓度、甲基橙的初始浓度、反应体系的pH值、外加无机阴离子等对甲基橙降解脱色的影响。结果表明,该复合材料的吸附性能和光催化活性产生的协同作用能较有效促进甲基橙染料的脱色,在低质量浓度条件下可见光催化过程为假一级反应。光催化剂的最佳用量为1.5g/L,甲基橙降解的最佳pH为4.0。Cl-和Br-均对MO的光催化脱色起抑制作用,而NO3-的添加明显促进MO的光催化速率。     

TiO2/硅藻土光催化氧化降解甲基橙的研究

使用经过预处理的硅藻土做载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载二氧化钛光催化剂,利用XRD和EDS对其进行表征.通过分析光催化反应的主要影响因素,研究了硅藻土负载二氧化钛光催化剂对甲基橙的催化降解效果.结果表明：负载3次,在550℃焙烧2h,制备出的负载型催化剂催化活性较高,催化剂上的TiO2为锐钛矿结构.当催化剂投加量为lg/L,溶液初始浓度为15 mg/L,pH为3,H2O2为2 mmol/L时,对甲基橙的降解效果达到最佳.     

CNT/CdS/壳聚糖-H2O2可见光光催化甲基橙脱色研究

利用共沉淀法制备了具有可见光响应的CNT/CdS复合薄膜光催化材料.以氙灯模拟日光光源,并以双氧水辅助氧化,对甲基橙进行光催化降解,探讨了不同工艺、催化剂用量、双氧水用量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子对光催化降解脱色的影响以及催化剂的重复使用性.实验结果表明:双氧水对CNT/CdS光催化甲基橙脱色产生协同作用...     

活性炭负载纳米TiO_2电催化氧化处理染料废水

用溶胶凝胶—动态吸附法制备颗粒活性炭(GAC)负载纳米二氧化钛(TiO2)催化剂,以甲基橙的脱色率为考察指标,研究TiO2/GAC电催化反应体系对甲基橙染料废水的电催化氧化性能。实验结果表明,在甲基橙废水pH为4,TiO2/GAC催化剂用量为0.5g,Fe2+浓度为250mg/L,电解电压为16V时,电催化氧化30min的条件下,甲基橙脱色率达99.2%,COD去除率达93.1%。     

S掺杂无定形TiO2的制备及可见光催化活性

以硫脲为硫源,采用溶胶-凝胶法和低温煅烧法制备S掺杂二氧化钛(S-TiO_2),用XRD、TEM、XPS、FTIR和UV-vis DRS等方法对其进行表征,以水溶液中甲基橙(MO)为目标污染物,评价了其在可见光(λ400 nm)下的催化性能。结果表明,300℃条件下制备的S-TiO_2为无定型态,呈不规则表面粗糙的类片状结构;S-TiO~(4+)_2中Ti以Ti~(4+)和Ti~(3+)存在,S分别以S~(6+)和S的氧化态存在并取代TiO_2晶格中部分Ti,形成Ti-O-S结构,缩小了TiO_2的带隙,增强了其在可见光下的光催化活性。S掺杂量对催化活性有一定的影响,S掺杂量为3%的无定形S-TiO_2(300)催化剂对甲基橙有较好的催化降解效果,光生空穴在降解有机物中起重要作用。     

吸附树脂/铁酞菁对甲基橙的光催化降解

针对铁酞菁在水溶液中易于聚合而降低催化活性,同时在均相光催化体系中分离困难、难以重复利用的问题,将铁酞菁负载在吸附树脂上,制得多相催化剂。该催化剂在可见光的照射下能有效地催化H2O2降解偶氮染料甲基橙。考察了催化剂用量、H2O2投加量、pH值、温度等因素对甲基橙去除效果的影响。结果表明,甲基橙初始浓度为50 mg/L,卤灯功率为100 W,催化剂投加量为1.0 g/L,H2O2用量为0.2 mol/L,pH为3,温度为35℃时,反应10 h,甲基橙去除率达到91%,且催化剂所含铁离子无流失,具有很好的稳定性,可重复使用。     

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

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.     

α-FeOOH类Fenton可见光光催化降解有毒有机污染物

用氨水滴定法制备了针铁矿α-FH,以α-FeOOH作为光催化剂,橙Ⅱ(Orange-Ⅱ)和2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP)为目标化合物,研究了可见光照射下(λ＞420 nm) α-FeOOH对其光催化降解的催化特性.结果表明:在可见光照射下,pH为7.02,H2O2浓度为1.5×10-2...     

TiO_2/ZSM-5复合光催化剂降解多环芳烃(PAHs)废水

采用溶胶-凝胶法将Ti O2负载于ZSM-5分子筛上得到Ti O2/ZSM-5复合光催化剂,利用XRD、BET、TEM和紫外漫反射等方法对其进行表征,结果表明该催化剂中Ti O2主要以锐钛矿形式存在,负载后颗粒尺寸明显减小,其紫外光响应性能和光催化活性表面积相应增强。以Ti O2/ZSM-5复合光催化剂对典型多环芳烃污染物萘进行了降解实验,在紫外光照射下,复合光催化剂的光降解效果明显高于未负载的Ti O2光催化剂,反应动力学分析该反应为一级反应。降解中间产物及降解路径分析结果表明,Ti O2/ZSM-5复合光催化剂对多环芳烃类物质降解效果明显且有望将其完全矿化。     

氮掺杂TiO_2光催化降解甲基橙染料废水的试验研究

采用溶胶-凝胶法以尿素为氮源制备了氮掺杂锐钛矿型纳米TiO2光催化剂(TEM像图显示制备的样品的平均粒径在20 nm左右,UV-vis漫反射分析表明氮掺杂使催化剂的吸收带边红移至550 nm的可见光区域),以氙灯为辐照光源,用自制光催化反应器降解甲基橙染料溶液,研究了催化剂用量、染料初始浓度和环境pH值变化对甲基橙降解率的影响,同时考察了催化剂在太阳光下的光催化活性,结果表明:当催化剂用量为2 g/L、溶液pH值为2.74时,初始浓度为10 mg/L的甲基橙在氙灯光照45 min后降解率达100%;自然光照120 min后降解率为95.4%。     

FeBiO_3的制备及光催化氧化性能研究

以多胺羧酸(H5dtpa)为配体获得同时含铋和铁双金属配合物的配位分子前驱体,通过低温热分解前驱体制得Fe-Bi-O三元复合纳米氧化物粉末。采用XRD、SEM、Uv-Vis DRS、PL以及VSM等方法对所得复合氧化物进行结构和性质表征。结果表明所制备的复合物粒径在100 nm左右,主相为Fe Bi O3,在室温时表现出弱铁磁性,其弱磁性可能来自Fe Bi O3的尺寸限域效应。该复合物在200~600nm范围对光具有较强的吸收,其直接带隙λeg=2.02 e V。另外,分别以甲基橙和苯酚为降解模型,初步研究了其光催化氧化性能,于20 mg/L的弱酸性甲基橙溶液和苯酚溶液中分别添加0.25 g/L制备的Fe Bi O3粉末,甲基橙溶液光照5 h后脱色率为90%,而苯酚溶液光照4 h脱色率达100%。     

钒酸银改性二氧化钛制备及其可见光光催化性能研究

通过水热法将钒酸银掺杂负载到二氧化钛上,制备了一种新型改性二氧化钛复合光催化剂.利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和紫外-可见光漫反射技术对催化剂进行了表征,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了该催化剂在可见光下的光催化活性、稳定性等,探讨分析了反应机理.结果表明,可见光下该催化剂降解亚甲基蓝的反应过程符合一级反应动力学,其降解速率常数为0.009min-1,是二氧化钛P25的3倍,且3次回收利用后降解率仅下降4.8%,仍具有较高活性.钒酸银与二氧化钛形成耦合异质结,在可见光照射下,光生电子由钒酸银导带传到二氧化钛导带上,空穴则聚集在钒酸银价带上,产生的h+、·OH等是降解亚甲基蓝的主要物质,电子与受体的结合是反应的限速步骤.     

多壁碳纳米管的制备与可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/CdS/TiO2复合半导体光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下MWCNTs/CdS/TiO2对甲基橙(MO)降解的光催化性能。结果表明,MWCNTs/CdS/TiO2能有效降解甲基橙。低浓度MO降解效果比高浓度好,光催化剂投加量为1.2 g/L即可达到较好的催化效果,酸性条件有利于光催化,投加适宜浓度的H2O(2低于10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,浓度过大,催化效果下降。阴离子对催化效果有抑制作用,其中PO43-的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

核壳结构TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4颗粒的制备及性能研究

针对纳米Ti O2光催化剂回收困难、成本较高等问题,采用溶胶-凝胶法在表面包覆了Si O2的磁基体Fe3O4上负载Ti O2,制备出一种具有光催化作用的核壳结构Ti O2/Si O2/Fe3O4功能纳米颗粒。通过TEM、XRD等对其包覆效果及结构进行表征,结果表明,Si O2、Ti O2包覆的醇∶酯∶水的比例分别为4.6∶12.3∶1和30.3∶12.5∶1时可以得到包覆均匀的Ti O2/Si O2/Fe3O4功能颗粒。在可见光和紫外光的照射下,Ti O2/Si O2/Fe3O4光催化剂降解亚甲基蓝溶液的脱色率分别为85.16%和78.86%,使用5次后颗粒的回收率仍能保持在75%以上,具有优异的光催化降解性能,并且可重复利用率高。     

分子筛固载Fe~(2+)-Fenton法降解水中甲基橙的研究

单因素实验考察了不同Fe2+负载量、甲基橙溶液初始浓度、温度、催化剂用量、pH值以及H2O2浓度对降解率的影响。正交实验优化了降解反应条件,得出各因素影响显著性的先后顺序为:pH值、温度、反应时间、催化剂用量、H2O2浓度。结果表明:在常压、温度为35℃,起始pH值为3.00、H2O2浓度为0.552mmol/L、催化剂浓度为0.83g/L、反应时间为80min的最佳条件下,甲基橙降解率可达98.15%。对催化剂进行了紫外照射处理回收再生,功率100W条件下,照射3h后再生催化剂活性可达原来的80.64%。