SO2-4/TiO2表面的酸性对其光催化性能的影响

采用Na2CO3溶液将SO2-4/TiO2表面的SO2-4洗脱下来,用热重(TG)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)和吡啶吸附的红外光谱等手段,分析洗脱前后SO2-4/TiO2表面的酸量和酸类型的变化;在相同晶型、结晶度和吸光特性条件下,考察了SO2-4/TiO2表面的酸性对Cr(Ⅵ)光催化还原效率的影响.结果表明:SO2-4/TiO2表面同时存在Lewis酸位和Bronsted酸位,通过Na2CO3溶液降低SO2-4/TiO2表面的酸量并去除Bronsted酸位后,其对Cr(Ⅵ)的光催化活性显著降低.     

钛酸盐纳米片光催化-吸附协同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)

以锐钛型纳米TiO2为原材料,采用水热法合成了钛酸盐纳米片(TNS),系统研究了Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在TNS上的吸附行为,以及不同pH下TNS光催化协同吸附对水体中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的同步去除.TEM及XRD表征结果表明,制备的TNS呈现出锐钛矿与钛酸盐混合晶相,这对于其光催化和吸附性能的发挥极为重要.吸附实验证实,TNS对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的吸附显著受pH影响,高pH利于Cr(Ⅲ)的吸附,而Cr(Ⅵ)在低pH下吸附量更大.Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)在TNS上的吸附速度较快,吸附动力学符合准二级动力学模型(R20.99).吸附等温线结果符合Langmuir方程(R20.99),pH 5时,Cr(Ⅲ)的最大吸附量(13.19 mg·g-1)远大于Cr(Ⅵ)(0.63 mg·g-1),因此,单一吸附不是有效处理Cr(Ⅵ)的手段,光催化还原是必要的.光催化-吸附实验表明,随着pH的增加,TNS光催化还原Cr(Ⅵ)反应速率逐渐降低,但产生的Cr(Ⅲ)在TNS表面的吸附量显著增加.综合可知,光催化-吸附协同反应最佳pH值为5,Cr(Ⅵ)和总Cr的去除率可达97.6%,且体系中无Cr(Ⅲ)的积累.该研究为同步有效去除水体中的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)提供了一种新的可参照的途径.     

SO4^2-／TiO2表面的酸性对其光催化性能的影响

采用Na2CO3溶液将SO4^2-／TiO2表面的SO4^2-洗脱下来,用热重（TG）、NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和吡啶吸附的红外光谱等手段,分析洗脱前后SO4^2-／TiO2表面的酸量和酸类型的变化;在相同晶型、结晶度和吸光特性条件下,考察了SO4^2-／TiO2表面的酸性对Cr（VI）光催化还原效率的影响．结果表明：SO4^2-／TiO2表面同时存在Lewis酸位和Bronsted酸位,通过Na2CO3溶液降低SO4^2-／TiO2表面的酸量并去除Bronsted酸位后,其对Cr（Ⅵ）的光催化活性显著降低．     

纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原及其影响因素

采用纳米Fe0还原水溶液中的Cr(Ⅵ),考察纳米Fe0投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、溶液pH值和有机酸等因素对Cr(Ⅵ)还原的影响.结果表明,纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原效果明显,其对Cr(Ⅵ)的还原率分别是铁粉和铁屑的7和13倍.Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为20 mg·L-1、Fe0投加量为5g·L-1条件下,反应24 h时纳米Fe0对Cr(Ⅵ)的还原率达82.7％.溶液低pH值可以促进Fe0的腐蚀速度,提高反应速率,当pH值为3.0时还原效果最好.草酸、丙二酸和丁二酸对纳米Fe0还原Cr(Ⅵ)均有明显的促进作用,3种有机酸对Cr(Ⅵ)还原率的提高幅度由高到低依次为草酸、丙二酸和丁二酸.     

稀水溶液中Cr(Ⅵ)光化学还原的研究

研究了稀水溶液中Cr(Ⅵ)的光化学还原过程,考察了·OH自由基俘获剂的种类、结构及溶液pH值对Cr(Ⅵ)还原的影响结果表明稀水溶液中Cr(Ⅵ)的还原过程分化学还原与光化学还原两步进行,前者为直接氧化还原过程,后者则经历自由基反应;·OH自由基俘获剂中羟基的数量和位置对Cr(Ⅵ)的还原均有影响,羟基α位碳上氢原子数量愈多,碳氢键强度愈小,愈有利于Cr(Ⅵ)还原;溶液pH值对Cr(Ⅵ)的还原有重要影响,随着pH值的升高,其还原率和反应速率均下降,当pH≥70时,Cr(Ⅵ)的还原基本停止     

TiO_2纳米棒阵列薄膜的制备及其光催化还原Cr(Ⅵ)

采用水热法在导电玻璃(FTO)上合成具有一维结构的TiO2纳米棒阵列薄膜.用扫描电子显微镜,广角X-射线粉末衍射,紫外可见分光光谱等手段对薄膜进行了表征,研究了不同浓度钛酸四丁酯和水热反应时间对FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌的影响及FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的反应性能.结果表明,当钛酸四丁酯浓度为0.05 mol·L-1和水热反应时间为20 h时制备的FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜形貌最优,一维FTO-TiO2纳米棒阵列薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的性能优于商业化二氧化钛P25制备的薄膜.     

水体中常见无机阴离子对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

选择了5种水体中常见的阴离子(Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,NO_3~-以及HPO_4~(2-)/H_2P_4~-),分别考察了其对TiO_2薄膜光催化还原模拟Cr(Ⅵ)废水的影响.从上述离子的光吸收,对·OH的捕获作用以及与Cr(Ⅵ)的竞争吸附三个方面讨论了上述离子影响TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)速率的原因.结果表明,体系酸性越强,越有利于Cr(Ⅵ)的还原;在pH值约为6时,HCO_3~-,Cl~-和SO_4~(2-)对TiO_2薄膜光催化还原Cr(Ⅵ)具有促进作用,NO_3~-具有抑制作用,H_2PO_4~-/HPO_4~(2-)在低浓度时具有促进作用,而在高浓度时具有抑制作用.造成上述结果的主要原因是Cl~-,SO_4~(2-)和HCO_3~-具有较强的·OH捕获作用和在TiO_2表面较低的吸附能力;H_2PO_4~-/HPO_4~(2-)在TiO_2表面具有较强的吸附能力;NO_3~-对紫外光吸收作用降低了TiO_2表面的紫外光强度以及自身光化学反应产生了·OH.     

TiO_2纳米管的制备和光催化降解有毒有机污染物

采用水热法制备TiO2纳米管,利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管进行表征.并以有机染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)进行光催化反应,结果表明,TiO2纳米管催化剂对RhB和2,4-DCP有很好的降解效果.通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)分析和总有机碳(TOC)测定,发现TiO2纳米管/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应12h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别达到100%和97.12%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了降解过程中H202和羟基自由基(·OH)的变化,表明TiO2纳米管光催化机理涉及到·OH历程.     

纳米氧化铁催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)及其土壤环境意义

研究了纳米氧化铁吸附Cr(Ⅵ)反应特征及其对柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的催化作用,并探讨了该作用的土壤环境意义.结果表明,纳米氧化铁对Cr(Ⅵ)的吸附能力较强;提高p H和离子强度对吸附过程有抑制作用;吸附速率可区分为快、慢阶段,5 min内吸附量可占总吸附量80%以上.纳米氧化铁可加速柠檬酸还原Cr(Ⅵ),且还原过程主要发生在溶液相,部分机理是柠檬酸与Fe(Ⅲ)相互作用生成的Fe(Ⅱ)将Cr(Ⅵ)还原.同时,体系p H越低,上述催化作用越明显.此外,砖红壤-柠檬酸体系Cr(Ⅵ)还原转化为Cr(Ⅲ)的比例较低,但加入纳米氧化铁后则明显提高,说明后者将有助于消除土壤环境中Cr(Ⅵ)污染风险.     

悬铃木果毛基α-FeOOH光催化还原去除水中Cr(Ⅵ)的性能和机理

选用经氢氧化钠和纤维素酶预处理的悬铃木果毛(ae-PAF)作为载体,通过一步水热法得到悬铃木果毛基α-FeOOH复合材料(α-FeOOH@ae-PAF),利用SEM、FT-IR和XRD对样品进行表征,详细考察了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原去除性能.实验结果表明,预处理实现了悬铃木果毛表面蜡质及纤维素组分的去除,水热法得到的α-FeOOH@ae-PAF较好地保持了悬铃木果毛的中空管状结构,复合材料表面粗糙;在50 mL浓度为20 mg·L^-1且pH=2的Cr(Ⅵ)水溶液中加入10 mg负载量为20%的α-FeOOH@ae-PAF复合材料,40℃下紫外光催化70 min可使Cr(Ⅵ)的去除率达到99.47%.机理分析证实,α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)的高效光催化还原去除是基于α-FeOOH@ae-PAF复合材料对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附性能的差异,由α-FeOOH光催化还原Cr(Ⅵ)所生成的Cr(Ⅲ)能够优势地吸附在复合材料中,实现了Cr(Ⅵ)的光催化还原与Cr(Ⅲ)的吸附转移之间的协同,从而有效提高了体系对水中Cr(Ⅵ)的去除能力.     

黑炭/零价铁复合材料耦合金属还原菌对溶液中Cr(Ⅵ)的去除

针对黑炭/零价铁复合材料(BF)、金属还原菌(GY~(-1))单独使用修复Cr(Ⅵ)污染环境存在的问题,构建了黑炭零价铁与金属还原菌的耦合体系,考察了耦合体系中溶液pH值、Cr(Ⅵ)浓度、反应时间、温度对微生物生长和溶液中Cr(Ⅵ)去除的影响,并且研究了耦合体系中铁的动态变化。实验结果表明:黑炭/零价铁复合材料可作为金属还原菌的固定化载体,为金属还原菌提供繁殖场所的同时,提高其对Cr(Ⅵ)的抗性。耦合体系中Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于单独使用零价铁/黑炭和单独铬还原菌的效果。在耦合体系中,3 mL细胞培养液(OD_(600)为1.2—1.6)和0.1 g黑炭负载零价铁材料,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100mg·L~(-1)条件下,反应24h后可将溶液中Cr(Ⅵ)完全去除。XPS结果显示,反应阶段Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)共同存在于耦合体系中,但大部分的Cr(VI)会被零价铁和铬还原菌还原为Cr(Ⅲ),此外,存在黑炭和菌体对Cr(Ⅵ)的吸附作用。耦合体系中Fe(Ⅱ)含量高于单独黑炭负载零价铁材料,说明微生物能还原零价铁钝化层的Fe(Ⅲ)为Fe(Ⅱ),使Fe(II)继续参与还原反应,产生循环效果,增强耦合体系对Cr(Ⅵ)的去除效果。同时,铁离子作为一种电子传递介质增强微生物对Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递,加速反应进行的同时,解决零价铁表面易钝化问题。     

纳米零价铁去除垃圾渗滤液中铬(Ⅵ)的性能及机理研究

利用柠檬酸处理后的纳米零价铁(NZVI)对铬(Cr(Ⅵ))的去除进行了研究.NZVI对Cr(Ⅵ)的去除率受Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、反应温度和NZVI的浓度等因素影响,在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg·1-1、pH=5.0、NZVI投加量为1.0g·1-1和20℃条件下,Cr(Ⅵ)去处率达到了100%.腐殖酸(HA)与Cr(Ⅵ)可以形成稳定的HA-Cr螯合物,这种螯合物减少了溶液中有效的Cr(Ⅵ)浓度;同时,HA与NZVI的反应减少了NZVI的有效活性位点,HA的存在对NZVI去除Cr(Ⅵ)有竞争抑制的作用.     

壳聚糖稳定纳米铁去除地表水中Cr(Ⅵ)污染的影响因素

以壳聚糖为稳定剂,制备纳米零价铁颗粒,TEM表征结果显示:其粒径分布范围为20—150 nm,平均粒径为82.4 nm.研究表明,壳聚糖稳定的纳米铁去除Cr(Ⅵ)的还原反应符合一级反应动力学方程.溶液中投加稳定剂壳聚糖,当壳聚糖浓度为150 mg.l-1时,80 min内表观一级动力学常数kobs约为空白溶液的2倍;干扰离子Ca2+,Mg2+,HCO3-和CO32-对壳聚糖稳定纳米铁去除Cr(Ⅵ)的批试验结果显示,Ca2+和Mg2+在80 min内使壳聚糖稳定纳米铁对Cr(Ⅵ)去除率分别降低了约20%和10%;HCO3-和CO32-的存在使去除率降低了约10%.     

模拟日光照射下草酸协同黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原作用

研究了模拟日光照射下草酸协同黄铁矿对Cr(Ⅵ)的还原作用机理及其影响因素.结果表明,加入草酸后,反应体系中生成了光化学活性高的草酸铁(Ⅲ)配合物,同时还可能阻止了黄铁矿表面Fe(Ⅲ)水解产物Fe(OH)3和CrxFe1-x(OH)3的生成,从而使黄铁矿还原Cr(Ⅵ)的速率明显得到提高.增加溶液酸度、草酸浓度和黄铁矿质量浓度,有利于Cr(Ⅵ)的还原.     

P掺杂TiO_2纳米管的制备及其对光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以P掺杂的TiO2纳米颗粒为前驱体,采用水热合成法制备了系列P掺杂的TiO2纳米管.用N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对光催化材料的表面形貌、颗粒尺寸、孔结构、表面构造、吸光性能进行了分析.研究结果表明,所制备的各样品均为两端开口的纳米管形貌,管长为几十纳米到几百纳米,管外径约10 nm,内径约4 nm,管壁为多层;P掺杂后的系列TiO2纳米管仍保持锐钛矿晶型;掺杂的P可以进入到TiO2的骨架中,并形成P—O—Ti键,在TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,提高了TiO2的吸光性能及光生电子和空穴的分离性能.光催化甘油水溶液制氢活性评价表明,P掺杂的TiO2纳米管表现出了远高于纯TiO2管以及相同掺杂量的纳米颗粒的光催化制氢性能,2%P掺杂的样品在紫外灯和氙灯辐射下,其最高产氢速率可分别达1850μmol·(h·g)-1和335μmol·(h·g)-1.P掺杂TiO2样品光催化活性的提高与其禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.     

沉积贵金属Pt的Pt/TiO2膜利用可见光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿纳米TiO2光催化材料,并用化学还原法还原氯铂酸溶液(H2PtCl6·4H2O)制备Pt胶体,然后滴涂在制备好的锐钛矿纳米TiO2基片上即对其进行贵金属修饰,从而得到纳米光催化材料Pt/TiO2膜.采用XRD、XPS、UV-Vis和SEM等手段对其表面理化特性进行了表征.以苯酚溶液为光催化降解...     

木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以木本泥炭为吸附材料,用于去除水中的Cr(Ⅵ).研究了溶液pH值、吸附时间、木本泥炭用量、缓冲液浓度和初始浓度对Cr(Ⅵ)吸附的影响,以及溶液pH值对Cr(Ⅵ)解吸附的影响.结果表明,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值的增大而减小,当溶液pH值为4时,木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附能力最强,3.33 g·L~(-1)木本泥炭对100 mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)的吸附量为29. 98 mg·g~(-1);当磷酸盐缓冲液浓度在0. 10—0.20 mol·L~(-1)范围内时,随着缓冲液浓度的增大Cr(Ⅵ)的吸附量逐渐减小;木本泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准一级反应动力学,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型;当溶液pH值小于6时,Cr(Ⅵ)的解吸率低于0.32%.     

SO_4~(2-)/TiO_2光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

将溶胶-凝胶法制备的SO42-/TiO2在不同温度下焙烧得到了具有不同特性的催化剂,用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、氨气程序升温脱附(NH3-TPD)、静态吸附等手段对催化剂进行了表征.研究了不同特性的SO42-/TiO2催化剂光催化还原Cr(Ⅵ)的行为,并对其影响因素进行了分析.结果表明:SO42-/TiO2在300-600℃下焙烧均具有较高的催化效率,而在700℃及800℃下焙烧其催化活性显著降低.SO42-/TiO2的这种催化特性是由其吸附性能、晶相组成及表面酸量决定的.     

《环境化学》二○○六年总目录

吸附模式对有机物光催化降解的影响1.H-酸在TiO2表面的吸附模式………刘媛媛潘纲1(1)吸附模式对有机物光催化降解的影响2.H-酸在TiO2表面的光催化降解途径刘媛媛潘纲1(6)………………………………………………………………………………………………………………吸附模式对有机物光催化降解的影响3.MEA-Langmuir-Hinshelwood光催化降解动力学方程潘纲刘媛媛1(11)……………………………………………………………………………………水热法制备N掺杂纳米TiO2及其光催化活性研究……………黄雪锋唐玉朝黄显怀等1(16)稀水溶液中Cr(Ⅵ)的光…     

锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.