光催化水质净化反应器的研究进展

在全面分析国内外近10年来光催化反应器的研究成果基础上，归纳出了光催化反应器设计的3个主要因素：传质速率、紫外辐射在反应器中的分布和光催化剂受光辐照的表面积，详细讨论了各类光反应器的结构与特征，并概述了太阳能光反应器的设计研究进展，最后提出了推进光催化反应器研究进程的建议。     

钛酸铋光催化降解水中酸性大红的研究

采用异丙醇助水热法制备了钛酸铋光催化剂,UV-vis漫反射测试表明其光吸收带较TiO2发生了红移,通过多点BET法计算出其比表面积为14.16m2/g,平均孔径为21.05nm。以酸性大红为模拟污染物,在三相内循环流化床光催化反应器中进行光催化反应,研究了废水的pH值以及钛酸铋投加量对酸性大红脱色率的影响。结果表明:废水的pH=3.0,催化剂投加量为0.1g/L是最佳反应条件;当流量为10L/h时,连续运行3h后,酸性大红染料的去除率可达92.0%;当处理水量增大时,经过两级处理,酸性大红染料的总去除率仍可达到94.4%。     

新型规整吸附/光催化偶联催化剂性能研究

在预先成形的金属网上制备规整炭化物载体,载体经TiO2负载、烧结后制成新型规整型吸附/光催化偶联催化剂。以室内空气典型污染物苯为模拟降解对象,研究了该催化剂的光催化活性及活性影响因素。此外,还研究了载体的吸附性、气相的湿度及流速对负载催化剂反应性能的影响。实验结果表明:载体的吸附性对催化剂的反应性能有影响,在苯的初始浓度80mg/m3、光照2h的相同条件下,在两个不同吸附性载体的负载催化剂上,苯的净降解率分别为51.1%和33.56%;气速对催化剂反应性能的影响体现在传质阻力和停留时间上,反应过程存在一个最佳气速;气相的湿度对催化剂的反应性能影响不大,在苯初始浓度300mg/m3、光照2h条件下,气相的相对湿度由33%增至75%,苯的净降解率变化不超过5%。     

异丙醇助水热法制备钛酸铋粉体的光催化性能

以B(iNO)3·35H2O和T(iSO)42为反应物,用异丙醇助水热法制备了钛酸铋光催化剂,并研究不同水热温度和水热时间对样品光催化活性的影响。用XRD表征了样品的结构,UV-vis漫反射测试显示含有Bi12TiO20的样品的吸收带发生了红移,BET测试表明样品的比表面积远远高于化学溶剂分解法制备的钛酸铋的比表面积。以甲基橙为模拟污染物,评价了样品的光催化性能,发现当水热反应温度为140℃,水热反应时间为2.5h时,样品的光催化活性最高,且超过P25。     

用铜钨合金废料制备氧化亚铜

用硝酸浸取铜钨合金废料中的铜,再用亚硫酸钠还原硝酸铜制备氧化亚铜。采用X射线衍射仪对氧化亚铜进行表征,考察了氧化亚铜产品对溶液中甲基橙的光催化效果,并与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜进行了对比。实验结果表明:在硝酸浓度为5.6 mol/L,硝酸用量为2.5 m L/g(为理论用量的1.5倍),浸取温度为40℃,浸取时间为6 h的最优浸取条件下,铜浸取率稳定在87%以上;在还原反应温度为80℃、还原反应时间为4h、硝酸铜浓度为0.8 mol/L的条件下,可制备得到较高纯度的氧化亚铜;在甲基橙质量浓度为20 mg/L、氧化亚铜加入量为2 g/L,500 W氙灯照射时间为2.5 h的条件下进行光催化反应,甲基橙降解率可达93%以上。与分析纯五水硫酸铜制备的氧化亚铜相比,两者形貌相似、光催化效果基本相当。     

Fe掺杂Bi2MoO6的制备及其可见光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的研究

采用一锅水热合成法制备Fe掺杂Bi2MoO6光催化剂,对Bi2MoO6的主体结构进行修饰和调整.在可见光LED照射下,利用合成的Fe-Bi2MoO6催化剂活化过一硫酸盐(PMS,peroxymonosulfate,oxone)对偶氮染料橙黄Ⅱ进行光催化降解.采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)对催化剂的形貌微观结构和化学价态进行表征,并应用在光催化活化PMS降解橙黄Ⅱ的过程中.结果表明,催化剂投加量为0.4 g/L,PMS投加量为0.4 mmoL/L,初始pH值接近中性条件下,Fe-Bi2MoO6材料对橙黄Ⅱ的去除率可以达到100％.经过Fe掺杂后,Fe取代一部分的Bi3+,致使主体晶格出现畸变,不仅有利于光生电子和空穴的产生、分离和转移,还增强了 Bi2MoO6的光催化活性.Fe-Bi2MoO6光催化剂经重复使用5次后对橙黄Ⅱ的降解率仍然可以达到89.1％以上,具有优秀的光催化稳定性能.活性自由基的出现在光催化降解过程中起到主要作用,由此展示出一种潜在的光催化降解机制,且Fe掺杂Bi2MoO6比单纯Bi2MoO6具有更好的光催化降解稳定性.     

活性炭纤维负载纳米La-S/TiO_2光催化降解苯酚的研究

采用浸涂-焙烧法合成了活性炭纤维负载纳米La-S/TiO2复合光催化剂,并用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌和结构变化进行了表征分析。在λ>400 nm的可见光光照下,考察了其对苯酚溶液的光催化降解能力。结果表明:负载型La-S/TiO2复合光催化剂比纳米La-S/TiO2光催化剂对苯酚具有更强的降解能力,苯酚的降解是在自由基的作用下进行的,经历了先形成不稳定的活性中间体,然后直接开环降解成脂肪酸等低分子量的化合物,接着被深度氧化的过程。     

复合光催化剂(TiO2/多壁碳纳米管)制备工艺条件对甲基橙光催化降解动力学的影响

采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备了多壁碳纳米管(MwCNTs)负载纳米TiO2的复合光催化剂(TiO2/MWCNTs).以偶氮类染料甲基橙为模拟污染物,研究不同制备工艺参数的复合光催化剂对甲基橙的光催化降解动力学的影响.对TiO2/MWCNTs的表征结果表明,纳米TiO2较好地分散在多壁碳纳米管表面;随着温度的升高,复...     

MWNTs/TiO2对典型氯苯类化合物的光催化降解研究

研究复合光催化剂MWNTs/TiO2对典型氯苯类有机化合物光催化降解动力学及主要光降解路径.结果表明,同一初始浓度和相同光催化降解实验条件下,60min时典型氯苯类有机化合物的光降解率均达到90%以上.其中六氯苯和五氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0664h-1和0.0670h-1,其大小明显高于其它氯苯类化合物.1,二氯苯的光催化降解反应速率常数仅为0.0430h4--1,在典型氯苯类化合物中最小.三氯苯的3种同分异构体——1,3-三氯苯、24-三氯苯和1,5-三氯苯的光催化降解速率常数分别为0.0547h2,1,,3,-1、0445h0.-1和0.0439h-1.六氯苯的主要光催化降解路径为:HCB→PeCB→1,2,3,5-TeCB→1,2,4-TCB→1,4-DCB.     

草酸浸取废SCR催化剂制备光催化剂

采用草酸浸取废SCR催化剂,得到钛钨粉,制备Bi₂WO₆/钛钨粉复合光催化剂,考察了其对罗丹明B的光催化降解性能。制备光催化剂的优化工艺条件为：采用聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,n（Bi₂WO₆）∶n（钛钨粉）=2∶1,前驱液pH为5,水热反应时间为18 h。在此条件下制备的光催化剂在可见光下降解罗丹明B,反应 60 min,罗丹明B降解率达94.30%。表征结果显示：钛钨粉小颗粒散落在Bi₂WO₆片表面,为光催化反应提供了更多的活性位点;Bi₂WO₆和钛钨粉两者结合可提高光生电子和空穴的分离效率,进而提高催化剂的光催化活性。Bi₂WO₆/钛钨粉光催化剂对罗丹明 B 的降解符合一级反应动力学规律。