杂多酸/TiO2复合光催化材料的制备及光催化性能

采用浸渍法制备了复合杂多酸(H3PW12O40/TiO2,H4SiW12O40/TiO2)催化材料,通过UV-Vis、IR和XRD对其结构进行了表征,研究了合成的催化剂对有机染料亚甲基蓝降解的催化活性.讨论了催化剂投加量、亚甲基蓝溶液的初始浓度、酸度等对催化脱色效果的影响.结果表明,当溶液酸度为pH=3,催化剂用量为4...     

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.     

非晶态TiO2-W薄膜的光催化性能研究

采用磁控溅射技术在玻璃基片上制备了W掺杂的非晶态TiO2薄膜,用XRD、XPS和椭圆偏光测厚仪等对薄膜进行了微观分析.结果表明,TiO2-W薄膜为非晶态结构.Ti以 4价存在;W以0价和 6价形式存在,并且6价和0价W的原子浓度比为6.4:1;薄膜中Ti和W的原子浓度比为2.6:1.对5 mg·L-1的亚甲基蓝溶液光催化脱色试验表明,随着膜厚的增加,光催化降解率递增,当膜厚达到141 nm时,所制备的TiO2-W薄膜对亚甲基蓝的脱色率在2 h达到90%;当膜厚大于141 nm时,光催化降解率不再增加.     

氧气热处理的TiO2纳米管阵列光电催化降解亚甲基蓝的研究

采用原位阳极氧化法在Ti基底上制备了高度有序的TiO2纳米管阵列薄膜,SEM图像表明TiO2纳米管定向排列整齐,分布均匀,其管径范围在70～100 nm.XRD结果证明,阳极氧化法制备的TiO2纳米管为无定型晶型,经退火后为具有良好光催化活性的锐钛矿型.以亚甲基蓝（methylene blue）为目标物研究了TiO2纳米管光电催化性能及影响因素,结果表明,以0.1 mol/L NaCl为电解质,在氧气热处理气氛下,外加偏压为0.5 V、pH=3.25、光照强度为1 000μW/cm2、纳米管薄膜表面积为2 cm×2 cm且MB初始浓度为10 mg/L的条件下,TiO2纳米管阵列薄膜光电催化降解MB的降解效率可达99.56%.电化学阻抗谱分析显示,光电催化降解过程的速控步骤均为表面反应步骤,外加偏压减小了界面电荷转移阻抗,提高了光生载流子的分离效率.     

介质阻挡放电等离子体对亚甲基蓝的降解

研究了介质阻挡放电等离子体降解亚甲基蓝溶液过程。考察了放电电压、亚甲基蓝溶液初始浓度、初始pH值对降解率的影响和降解过程中亚甲基蓝溶液pH值的变化。结果表明:100mg/L的亚甲基蓝溶液在放电频率为10.5kHz,电压为22kV,pH值为5.68的实验条件下,降解40min后,亚甲基蓝降解率为99.8%。对降解产物进行气质联用分析,亚甲基蓝降解产物中存在甲苯、乙烷基环戊烷、苯并噻唑等物质。     

纳米TiO2薄膜在不同基质表面的负载及光催化性能

以釉面陶瓷和普通钠钙玻璃为载体,用溶胶凝胶法在其表面进行了纳米TiO2薄膜的负载.采用X射线衍射法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜进行了表征与分析.结果表明,TiO2为完全的锐钛矿型,平均粒径约为15nm;TiO2薄膜在2种载体上分布均匀,膜厚约为300nm;TiO2薄膜在釉面陶瓷表面呈连续分布,而在玻璃表面上出现了破裂现象;2种载体中的一些基质离子在TiO2薄膜均有渗透.光降解实验表明,2种载体上的TiO2薄膜对亚甲基蓝的降解均符合一级反应动力学.TiO2/釉面陶瓷催化活性大于TiO2/玻璃,该薄膜对实际生产多菌灵废水具有催化降解作用.2种载体上的TiO2薄膜重复使用20次,对亚甲基蓝的去除率降低约2%.     

负载型TiO_2/ZSM-5的制备及其光催化降解亚甲基蓝

以ZSM-5粉末为载体,钛酸四丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,制备了TiO2/ZSM-5光催化剂。用XRD,SEM等分析手段对催化剂的物相,形貌进行了表征,并通过对亚甲基蓝染料废水进行的光催化降解实验,讨论了催化剂用量,溶液的pH,污染物初始浓度等因素对催化剂光催化活性的影响。结果表明,ZSM-5粉末负载TiO2催化剂有很好的吸附和光催化性能,并可以多次回收重复使用,在催化剂投加量为0.2 g/L,溶液pH=5,污染无初始浓度为50 mg/L的条件下,光催化效果最佳,300 min后的降解率可达99.47%。     

天然沸石负载WO_3-TiO_2复合半导体的光催化臭氧氧化性能

采用溶胶-凝胶-浸渍-焙烧法制备了负载型纳米复合半导体WO3-Ti O2/Zeolite催化剂。以偶氮染料亚甲基蓝为目标降解物,通过光催化臭氧氧化法讨论了污染物初始浓度,溶液的pH,催化剂用量等因素对催化剂光催化臭氧氧化的影响。结果表明,当亚甲基蓝初始浓度为1 400 mg/L,溶液pH=5,通氧量为2 L/min,催化剂用量为5 g/L时催化剂氧化污染物活性最好,1 h后亚甲基蓝的降解率可达99.81%。     

光电化学协同催化降解甲基橙的研究

以TiO2/Ti薄膜电极为阳极、石墨电极为阴极、饱和甘汞电极为参比电极,设计了一种新型的双槽光电化学协同催化反应器,考察了阴极电位、反应时间、电解质浓度、溶液pH值等因素对甲基橙降解效果的影响.结果表明,电解质浓度对甲基橙的降解脱色效果影响不明显,而阴极电位、溶液pH值和反应时间则影响显著;色度为200度的甲基橙溶液,在阴极电位(Ec)为-0.6V、阴极槽初始pH3.0和阳极槽初始pH5.6、反应90min的条件下,阴极槽和阳极槽中甲基橙的脱色率分别为98.3%和51.3%,与仅靠TiO2/Ti薄膜阳极对有机物进行催化降解的“双槽单效”光电催化反应器相比,对甲基橙的催化氧化降解效率显著提高.降解前后的紫外-可见吸收光谱的变化表明,该双槽光电化学协同催化反应器不但可以同时使阴、阳两槽中的甲基橙脱色,且其苯环结构也被降解和矿化.     

硅基载铁材料催化H_2O_2降解染料废水

采用浸渍-高温煅烧的方法制备了负载型Fe/Si O2催化材料,并利用该催化材料催化H_2O_2降解亚甲基蓝废水,同时考查了不同因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化材料催化H_2O_2对亚甲基蓝废水具有较好的去除效果,受到催化材料投加量、H_2O_2浓度、pH、反应时间等因素影响。正交试验结果表明,影响因素的主次关系依次为H_2O_2浓度、pH值、反应时间及催化材料的投加量。为了考查该催化材料稳定性,经4次循环利用后,发现亚甲基蓝脱色率仍在97%以上。此外,该催化材料催化H_2O_2降解工业染料废水,色度去除率达到近100%,并且其COD去除率达到84.3%,符合染料废水达标排放要求。     

二氧化钛膜光催化降解水中壬基酚的研究

用溶胶-凝胶法于500℃制备了不同层数的锐钛矿纳米二氧化钛（TiO2）薄膜。利用TiO2薄膜作催化剂,研究了水中壬基酚（NP）的紫外光降解特性。考察了镀膜层数、pH值、初始浓度、光照距离和光照时间与降解率的关系。结果表明,镀3层膜,pH值为5．0～6．0,光照距离为9cm,光照时间为60min的条件下,ρ（NP）初始为100μg/L时降解率可达80％以上。     

UV/TiO2去除水中磺胺甲 唑的动力学及影响因素分析

采用UV/TiO2工艺去除磺胺甲 唑(SMX),研究了SMX在纳米TiO2(Degussa P-25)悬浆体系中的光催化去除效果,考察了TiO2投加量、SMX初始质量浓度、pH值、CO32-和叔丁醇等因素对SMX去除效果的影响.结果表明,UV/TiO2工艺可以有效地去除水中的SMX,其反应过程符合拟一级反应动力学模型.当TiO2投加量为500mg/L,SMX初始质量浓度为5mg/L,反应液pH值为7时,SMX的去除率达到98.76%,反应速率常数k为0.1438min-1,半衰期t1/2为4.82min.相同条件下,反应速率在TiO2投加量为500mg/L 时最大,pH7时最大,并随SMX初始质量浓度增加而降低.少量CO32-投加不利于SMX的去除,但大量CO32-投加明显促进反应速率.叔丁醇对SMX光催化去除存在显著的抑制效果.同时引入和计算了每一对数减小级电能输入(EEo)指标以评价该工艺的电能利用效率.     

低量Gd~3+掺杂TiO_2粉体的制备及催化活性

利用溶胶-凝胶法在700℃制备了纯的和不同Gd3+掺杂量的TiO2纳米粉体,并用XRD技术对样品进行了表征。研究了Gd3+掺杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Gd3+掺杂对纳米TiO2的光催化活性。结果表明,与纯TiO2相比,适量掺杂Gd3+可以显著提高其光催化活性。当Gd3+掺杂量为0.2%(质量),TiO2复合纳米粉体的光催化活性最佳,降解率为86%,其金红石相含量为15.4%,平均晶粒粒径为15nm;Gd3+掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变、减小晶粒尺寸和晶格膨胀程度这三方面均有利于提高光催化活性。     

Optimization of parameters on photocatalytic degradation of chloramphenicol using TiO2 as photocatalyist by response surface methodology

The experimental design methodology was applied for modeling and optimizing the operation parameters on photocatalytic degradation of chloramphenicol (CAP) using TiO2 as photocatalyst in a photoreactor. Three experimental parameters (including pH, TiO2 concentration and CAP initial concentration) were adopted to obtain the preliminary information. The multivariate experimental design was employed to establish a quadratic model as a functional relationship between the degradation rate of CAP and three experimental parameters. The interaction e ects and optimal parameters were obtained by using Design Expert software. The optimal values of the operation parameters under the related constraint conditions were found at pH 6.4, TiO2 concentration of 0.94 g/L and CAP initial concentration of 19.97 mg/L, respectively. The degradation rate of CAP approached 85.97% under optimal conditions. The regression analysis with R2 value of 0.9519 had a good agreement between the experimental results and the predictive values. In addition, pH and TiO2 concentration had a significant influence on the degradation rate of CAP.     

邻-氯酚在TiO_2膜上光催化降解及反应动力学特征

以钛酸四丁酯为原料采用Sol Gel法制备了玻璃负载TiO2 膜光催化剂 ,应用XRD表征了不同实验条件下薄膜中TiO2 的晶相结构和粒度。分析了不同层数TiO2 膜的光催化活性和溶液 pH值对邻 氯酚 (2 CP)的影响。结果表明 :处理温度为 50 0℃时不同厚度薄膜中TiO2 均为锐钛矿晶型 ,粒径 8～ 33nm ,5层涂膜光催化活性最高。在高 pH值和低pH值区域 2 CP ,在TiO2 膜上的光催化降解速率较大。 2 CP初始浓度 (C0 )与反应速率 (r0 )的关系符合Langmuir Hinshelwood方程 ,当C0 ≤ 0 .6mmol·L- 1 时 ,降解反应可用一级动力学模式来描述。     

TiO2/PPY/Fe3O4的水热法制备及其光催化与磁回收性能

以化学氧化法制备的聚吡咯(PPY)包覆Fe3O4复合材料为磁核,用水热反应法(170℃, pH=7±0.2)在其表面负载了纳米Ti02,制成壳/壳/核结构的磁载二氧化钛光催化剂.并用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)、Zeta电位仪对催化剂的物相组成、形貌、表面性质、磁学性质以及磁核的表面电位进行了表征分析.以初始浓度为25mg/L的苯酚溶液为模拟污染物, 对其进行光催化降解以考察其催化活性;并以自制的磁回收装置考察其磁回收率.结果表明,所制备的Ti02粒径在4~7nm,具有混晶结构,其中锐钛矿占95.2%,金红石占4.8%;PPY对Ti02在磁核表面的负载具有促进作用,TiO2在PPY/Fe3O4表面负载牢固;催化剂TPF(nTiO2:n PPY:nFe3O4 =30:2.1:1)具有良好的壳/壳/核结构,其磁感应强度为40emu/g,具有超顺磁性;所制备的催化剂光催化降解苯酚符合假一级反应动力学方程,其中纯TiO2、P25、TPF反应速率常数K值分别为0.0279、0.0264、0.0252,TPF循环使用5次后K值为0.020,催化活性略有降低,循环使用平均回收率可达到90.35%. 该法制备的磁载Ti02光催化剂具有优良的催化活性和磁回收性能,具有良好的应用前景.     

Photocatalytic degradation of L-acid by TiO2 supported on the activated carbon

Introduction Aromatic sulfonic acid, which is produced in large amounts in chemical industry since the end of 19th century, has been widely applied in many industrial processes, including the various steps of procedure (Alonso and Barcelo, 2000). Naphthalene- sulfonic acids are of importance as dye intermediates and commonly used in the textile auxiliary industry employing many azo dyes and pigments. Among them, 1-naphthol-5-sulphonic acid (L-acid) is widely used in the printing as the raw ma…     

不同煅烧温度制备TiO_2及光解2-氯苯甲酸

为了考察煅烧温度对TiO2结构和光催化活性的影响,以酞酸丁酯作为前驱体,利用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备TiO2,并用亚甲基蓝测试其光催化活性。TG热重分析表明,450~700℃时TiO2有晶型变化,XRD表征说明,TiO2晶型受煅烧温度影响显著,其中450~600℃煅烧制备的TiO2为锐钛矿型,650℃煅烧时TiO2出现金红石晶型;亚甲基蓝光解实验结果表明,煅烧温度显著影响TiO2的光催化活性,其中,450~600℃煅烧TiO2对亚甲基蓝光解效果较好,光降解2.5h后降解率高达95%~97%;550℃煅烧制备的锐钛矿型TiO2对2-氯苯甲酸有一定光解催化效果,紫外光解4h后降解率高达80%左右,光解过程符合零级动力学模式。     

CTMAB/TiO_2表面修饰膨胀珍珠岩制备及降解苯酚研究

用溴化十六烷基三甲铵(CTMAB)和/或TiO2对膨胀珍珠岩(EP)进行表面修饰,获得不同表面修饰膨胀珍珠岩(EP、TiO2-EP、CTMAB-EP和TiO2/CTMAB-EP)。并研究了其对水中苯酚的吸附降解动力学方程以及去除效果和影响因素。结果表明,膨胀珍珠岩对苯酚的吸附去除能力很小,CTMAB对其进行表面修饰后可小幅提高对苯酚的去除率,同时负载CTMAB和TiO2的膨胀珍珠岩对水中苯酚的去除率有很大提高;修复材料投加量、振荡时间、苯酚初始浓度和pH值等对苯酚的去除效果有较大影响;在溶液初始pH小于8时,TiO2对苯酚的光催化降解能力随pH增加而提高,强酸或强碱环境均不适合苯酚的光催化降解。在膨胀珍珠岩上同时负载CTMAB和TiO2可望成为一种高效去除环境中有机污染物的新型环境修复材料。