模拟日光下铌酸盐/钛酸纳米片催化降解水中环丙沙星

通过一步水热法制备新型铌酸盐/钛酸纳米片(Niobate/titanate nanoflakes,Nb-TiNFs)复合材料,采用XRD、XPS、FT-IR、SEM、TEM等分析手段对其形貌和结构进行了表征,并探究其在模拟日光下对目标污染物环丙沙星(ciprofloxacin,CIP)的降解性能和内在反应机理。结果表明,Nb-TiNFs可高效、快速光催化降解水中CIP。溶液pH可通过影响静电作用以及羟基自由基的形成而影响CIP的降解,在pH为6时,光催化剂(0.1 g·L⁻¹)对水中CIP(10 mg·L⁻¹)的降解率最大,即180 min内达到96.2%;常规离子Na⁺和Fe³⁺对CIP的降解无明显影响,但Ca²⁺的存在对其产生一定抑制作用。降解过程中,超氧自由基(·O₂⁻)是主要的活性物质,材料内部形成的异质结导致带隙偏移,促进电子转移,抑制电子-空穴对的复合,从而促进了太阳光驱动的光催化活性。Nb-TiNFs合成方法简单、高效、稳定且对环境友好,在光催化去除水中新兴污染物领域具有一定的应用前景。     

Z型g-C3N4/WO3复合材料光催化降解土霉素

采用原位水热法,将WO₃纳米棒负载在层状的g-C₃N₄上制备具有高吸附性和光催化活性的Z型gC₃N₄/WO₃复合光催化剂。通过XRD、XPS和SEM对复合材料的形貌和结构进行了表征,并测试其光致发光光谱、光电流和紫外可见漫反射光谱;考察了在可见光下g-C₃N₄/WO₃复合材料对土霉素的降解效果及复合材料的可重复利用性能,并结合自由基淬灭实验初步推测了g-C₃N₄/WO₃的光催化机理。结果表明,WO₃纳米棒负载到g-C₃N₄纳米片上并形成异质结;g-C₃N₄/WO₃异质结增强了可见光响应且降低了光生载流子复合率;添加0.6 g g-C₃N₄的g-C     

太阳光/NiFe-Bi-XY异质结催化剂/过一硫酸盐体系对四环素的降解性能及机理

近年来,尖晶石型铁氧体在光催化领域展现出良好的应用前景,但其团聚作用会影响催化效果,构建异质结结构可以有效提高催化效率。通过自组装法合成了一系列Bi₂WO₆/NiFe₂O₄ p-n型异质结催化剂(NiFe-Bi-XY),并将其应用于去除水体中的四环素污染物。在太阳光/NiFe-Bi-73/过一硫酸盐(PMS)体系中,在反应30 min时对20 mg·L⁻¹四环素溶液的去除率可以达到91.1%,矿化率可以达到56.3%,所构建的反应体系在碱性环境中依然保持着对四环素良好的去除效果。通过XPS价带谱、禁带宽度计算、Mott-Schottky和ESR测试证明NiFe-Bi-XY形成了p-n型异质结结构。在所构建的体系中,四环素的降解主要是通过光催化和非光催化降解2种途径共同实现的。淬灭实验结果表明,·O₂⁻和¹O₂是降解四环素的主要活性物种。以上研究结果可为合成高效的二元异质结催化剂,并将其用于环境修复提供参考。     

异质结光催化剂SnS_2/g-C_3N_4的光催化性能研究

以尿素为前驱体,采用热解法合成了石墨相g-C_3N_4;以SnCl_4·5H_2O和硫代乙酰胺为前驱体,采用水热法合成超薄六边形SnS_2纳米片。再将SnS_2与g-C_3N_4以不同质量比复合,采用简便的超声分散法制备了超薄的SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂。采用紫外—可见漫反射光谱(UV—VisDRS)、紫外—可见光谱(UV—Vis)等对其进行了表征。通过甲基橙的可见光催化降解,评价了SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂的可见光催化活性。当SnS_2与g-C_3N_4质量比为0.05时,SnS_2/g-C_3N_4异质结光催化剂的光催化活性最高,在该条件下,可见光照射1h,甲基橙的光催化脱色率达到48.2%。     

BiOBr可见光催化剂的研究进展

BiOBr光催化剂具有特殊的层状结构与适宜的禁带宽度,在可见光条件下表现出优越的光催化活性及稳定性。介绍了BiOBr在国内外的研究现状,包括BiOBr的性质、稳定性、结构、提高光催化活性的途径等。微结构调控、半导体复合、贵金属沉积、离子掺杂和表面敏化等改性手段可改变BiOBr的禁带宽度,促进光生电子与空穴的分离,从而提高BiOBr光催化性能。最后,展望了BiOBr光催化剂的研究前景与发展趋势。     

铜掺杂钒酸铋光催化降解橙黄II废水及其机理

针对大多数半导体可见光催化剂光生载流子容易复合、光催化活性受限制的问题,制备了Cu元素掺杂BiVO₄可见光催化剂,对BiVO₄结构进行修饰以提高其光催化活性。通过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)对其进行了表征,对Cu掺杂BiVO₄光催化剂的光催化活性和稳定性进行了检测。结果表明,制备的样品纯度较高,Cu掺杂后并未改变BiVO₄的晶体结构,部分Bi³⁺离子被Cu²⁺取代,从而提高了BiVO₄的可见光催化活性。Cu掺杂BiVO₄催化剂能够在可见LED光照射下,活化过一硫酸盐(PMS)进行光催化降解染料橙黄Ⅱ。当催化剂投加量为0.5 g·L⁻¹、过一硫酸盐投加量为0.6 mmol·L⁻¹,反应60 min后,Cu掺杂BiVO₄催化剂对橙黄Ⅱ的降解率最高。经过Cu掺杂后,光生电子和空穴的分离效率有所提高,增强了BiVO₄的光催化活性。Cu-BiVO₄光催化剂经5次重复使用后,对橙黄Ⅱ的降解效率仍然可以达到78.3%以上,其展现出优异的催化稳定性。     

核壳异质结催化剂BiOCl/F-TiO2可见光催化降解4-氯酚

利用光催化技术降解4-氯酚,是缓解含氯酚类水污染的有效方法之一。采用两步水热法制备了F掺杂的TiO_2纳米片F-TiO_2复合BiOCl微球的核壳异质结催化剂BiOCl/F-TiO_2。当BiOCl∶F-TiO_2为1.0∶5.0(摩尔比)时,催化剂表现出最高的光催化活性。基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、紫外—可见(UV-Vis)吸收光谱、Mott-Schottky曲线和电流—时间曲线等表征结果,可以推断BiOCl和F-TiO_2之间形成的p-n异质结能有效分离光生电子和空穴,是催化剂高效活性的主要原因。     

BiOBr/RGO/硅藻土复合催化剂的制备及其在可见光条件下催化降解甲醛气体

使用溶剂热法成功地制备了由BiOBr、还原氧化石墨烯(RGO)和硅藻土组成的三元复合光催化剂,应用XRD、SEM、XPS 、UV–Vis、BET和ESR等方法对催化剂进行了表征,并研究了其在可见下光催化降解甲醛气体的性能和催化机理。结果表明,硅藻土和BiOBr的质量比为1.5时,所制得的复合光催化剂对甲醛气体的光催化降解效率最高,3 h可达89.6%,其应用的最适宜空气相对湿度为45%。经过4个循环的重复使用后,复合光催化剂的催化性能衰减很小。复合光催化剂降解甲醛气体的主要活性物种为羟基自由基和光生空穴,其高催化性能主要得益于硅藻土吸附富集了低浓度甲醛气体以及RGO增加了光生载流子的分离效率。本研究结果可为开发可见下光催化降解甲醛气体工艺开发提供参考。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

CdIn2S4/In2O3/BP复合可见光催化剂降解RhB及光催化灭活大肠杆菌

采用水热法制备了CdIn₂S₄和In₂O₃单品催化剂以及Cdln₂S₄/In₂O₃/黑磷(BP)三元复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等对制备的催化剂进行表征分析。以罗丹明B(RhB)为目标降解物进行了降解实验,以大肠杆菌(E.coli)为目标进行了灭菌实验,分析了不同掺杂比例的Cdln₂S₄对所制备材料光催化性能的影响。从自由基捕获实验中分析出降解过程中起主要作用的活性物质。结果表明：CdIn₂S₄、In₂O₃、BP三者成功复合,复合的三元材料可提高In₂O₃对可见光的吸收,使其光催化活性得以增强;Cdln₂S₄/In₂O₃/BP对RhB的降解率和E.coli的灭菌率均优于单品催化剂,且5% Cdln₂S₄/In₂O₃/BP的光催化性能最好,光照120 min后,对RhB的降解率和对E.coli的灭菌率分别达到了94.7%和100%;在降解和灭菌过程中,·O₂⁻起主导作用。     

可见光/石墨相氮化碳/溴化氧铋/过二硫酸盐体系高效降解活性蓝19的增强效应及路径

为探究光催化降解蒽醌染料活性蓝19(RB19)过程中蒽醌的光敏特性对去除率的影响,以石墨相氮化碳/溴化氧铋(g-C₃N₄/BiOBr)为光催化材料,引入光照(vis)与过二硫酸盐(PS),构成协同催化氧化体系,考察光激发产物半醌自由基(Q⁻·)的形成及其参与、增强体系氧化能力的作用机制,采用单因素(材料投加量、初始pH、活性蓝19初始质量浓度、过硫酸盐投加量、光照强度)分析方法,探究Q⁻·增强效应的影响,使用降解动力学方法及LC/MS评估降解后废水的毒性。结果表明：Q⁻·的形成不仅加速了过硫酸盐的活化过程,Q⁻·与氢醌(H₂Q)、醌(Q)形成的循环作用也强化了材料的光催化效应,在模拟太阳光照射下(300 W),催化剂用量为0.1 g·L⁻¹和PS投加量为400 mg·L⁻¹时,Q⁻·引发的长链式自由基反应使该体系在 80 min内对40 mg·L⁻¹的RB19的降解率可达到100%;反应条件对催化效果影响的大小顺序为材料投加量>初始pH>RB19初始质量浓度>过硫酸盐投加量>光照强度;Q⁻·中间体的形成有效提高了体系内自由基的含量,是反应后废水毒性显著降低的主要原因。由此可知,体系内Q⁻·所引发的自降解自循环、长链式自由基效应是实现RB19高效降解的主要因素。本研究结果可为开发蒽醌类染料废水处理技术的开发及实际应用提供参考。     

氨基修饰增强的Fe/Cu-MOF对罗丹明B的光催化降解性能及相关机理

利用溶剂热合成法合成了氨基修饰的Fe/Cu-MOF-NH₂,分别采用XRD、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EA等检测方法进行了表征分析,并将其用于RhB的光催化降解,考察了RhB的初始质量浓度、催化剂质量浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明,氨基的引入显著提升了催化剂的可见光响应性能;在合成Fe/Cu-MOF-NH₂时,当含氨基配体与不含氨基配体的摩尔比为1∶1、RhB初始质量浓度为300 mg·L⁻¹、催化剂质量浓度为1 mg·mL⁻¹、pH为4.2时,光照4 h后,催化剂对RhB的去除率达到99.53%。活性物种淬灭实验结果表明,·OH、h⁺分别是Fe/Cu-MOF-NH₂和Fe/Cu-MOF在催化降解过程中的主要活性物种。以上结果可为探究Fe/Cu-MOF-NH₂光催化降解RhB的机制提供参考。     

CuFeO2@PVP的制备及其基于光电芬顿降解氧氟沙星

以聚乙烯吡咯烷酮作为改性剂,利用水热法合成了表面具有丰富氧空位的CuFeO₂@PVP复合催化剂。通过XRD、FT-IR、SEM、TEM和EPR等方法证实了催化剂的成功合成及确定了催化剂的形貌和微观结构。采用UV-vis DRS、PL、EIS和IT等方法证实了CuFeO₂@PVP比CuFeO₂具有更好的光学性能及光电性能。不同体系下的降解实验结果表明,CuFeO₂@PVP的光电催化活性比纯相CuFeO₂有明显的提升,反应速率是纯相CuFeO₂的1.79倍,去除率相比于单独的吸附、阳极氧化、光催化、电催化和电芬顿体系分别提高了87.9%、68.2%、67.3%、67%和9.8%,说明可见光、电场和异相催化剂间存在协同效应。进一步探究了催化剂投加量、电流密度、溶液pH、共存离子种类对异相光电芬顿体系降解氧氟沙星(OFX)的影响。结果表明,在最佳催化剂投加量为0.4 g/L、最佳电流密度为4 mA/cm²的条件下,CuFeO₂@PVP光电Fenton体系在120 min时对10 mg·L⁻¹ OFX的降解率达到94.3%。pH在5-9之间时对OFX的降解呈现抑制作用,pH在3-3.6之间时降解效果基本持平。溶液中的Cl⁻对OFX的降解起到轻微的促进作用,而NO₃⁻、PO₄³⁻和CO₃²⁻会抑制体系对OFX的降解。此外,5次循环降解实验后,CuFeO₂@PVP的降解效率降低了13.8%,表明其具有良好的稳定性。自由基淬灭实验和电子顺磁共振结果表明·OH是最主要的活性自由基并基于上述结果推测出可能的降解机理。     

ZnO/AgBr复合微纳米球的制备及其光催化降解罗丹明B的性能

使用简单丙三醇-水混合溶剂热法制备碱式碳酸锌微纳米球前驱物,经退火得到ZnO微纳米球,通过液相沉淀法把AgBr纳米颗粒固定在ZnO微纳米球表面,在AgBr 和ZnO之间形成异质结有效地增强了 AgBr/ZnO复合物的光催化活性。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)与紫外可见分光光度计对样品物相、形貌、元素组成及光学性质进行表征。在可见光条件下,研究ZnO及不同AgBr量的ZnO/AgBr复合材料的光催化活性,结果表明：循环修饰5次AgBr的ZnO微纳米球(AgBr颗粒负载质量分数为5%,5%-AZ)样品对罗丹明B的光催化降解性能最好;该复合材料的光催化可重复性使用结果显示循环使用次数的增加,其光催化性能有下降的趋势。通过分析可知在光照条件下 AgBr的分解引起异质结构变化。     

TiO2薄膜光催化降解双酚A的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜.以该薄膜为催化剂,研究了在H2O2存在的条件下,对内分泌干扰物质双酚A的光催化降解反应.分别讨论了pH值、H2O2的加入量、双酚A的初始浓度以及光照时间对降解反应的影响.结果表明,在pH=4,30 mg/L的H2O2中对初始浓度为50 mg/L的双酚A溶液光照180 min有较好的降解效果.     

基于气体模板法制备的多孔g-C3N4对罗丹明B的降解效果及机理

为了处理废水中的染料大分子有机污染物,以NH₄Cl为气体模板,通过高温煅烧法制备多孔氮化碳(PCN),使用XRD、SEM、TEM、FT-IR、UV-vis、XPS和BET等分析方法对催化剂进行了表征,并以水中罗丹明B(RhB)的降解率为评价标准,考察了样品的光催化性能和活性物种。结果表明：PCN在不改变氮化碳(g-C₃N₄)基本结构的基础上显著提高其光吸收能力和光催化活性;与g-C₃N₄相比,当前驱体中NH₄Cl添加量为55%时,样品的比表面积由13.878 m²·g⁻¹增至28.548 m²·g⁻¹,TOC去除率由85.7%增至95.8%,降解速率和光电流密度分别是g-C₃N₄的2倍和2.5倍;在光催化降解RhB的过程中,·O₂⁻是起主要作用的活性物种。多孔结构有利于提高比表面积以吸附更多的有机物大分子,并且为光催化反应提供更多的活性位点。煅烧过程中氰基的生成减少了光生电子和空穴的复合,载流子的寿命变长,二者的共同作用使PCN的光催化性能大幅提升。本研究成果可为开发新型光催化剂和建立RhB的降解方法提供参考。     

Pd-ZnIn2S4-PVA-浮石负载型催化剂制备及其光催化降解水中PhACs性能

光催化是降解水体中痕量医药类物质卡马西平(CBZ)、双氯芬酸(DCF)等的有效技术,负载型光催化剂的开发可解决粉末催化剂不宜回收且易造成二次污染的问题。本研究采用水热合成-超声浸渍法制备浮石负载型催化剂,证实聚乙烯醇(PVA)粘合效果好于中性硅溶胶(ZS-30)、磷酸二氢铝(Al(H₂PO₄)₃)和聚乙二醇400(PEG-400),超声振荡测得0.1% Pd-ZnIn₂S₄-PVA-浮石催化剂的脱落率为4%。在碘镓灯和太阳光照射下,1.5 g·L⁻¹的0.1% Pd-ZnIn₂S₄-PVA-浮石催化剂对50 mL、初始质量浓度100 µg·L⁻¹ CBZ的降解率为100%和88.8%,CBZ的光催化降解遵循伪一阶动力学。PVA与0.1% Pd-ZnIn₂S₄之间以氢键连接,并成功为负载型光催化剂引入了晶格缺陷,溶液中的CBZ和DCF被催化剂表面光照产生的·OH和O^2·−自由基氧化降解。以上研究结果可为光催化技术净化水中痕量药物的实际应用提供参考。     

FeOOH/g-C3N4异质光催化剂耦合过硫酸盐降解环丙沙星

采用原位沉淀法制备了FeOOH/g-C3N4异质光催化剂,并通过耦合过一硫酸盐(PMS)建立了多反应耦合型高级氧化体系,在此体系下考察了其对环丙沙星(CIP)的去除性能.在催化剂/可见光/PMS反应体系下,相对于g-C3N4,FeOOH/g-C3N4的催化性能明显提高,其中5％ FeOOH/g-C3N4表现出最优异的催化性能,表明FeOOH的耦合提高了g-C3N4的光催化活性,且光催化+PMS活化体系加速了污染物的降解.此外,分别考察了FeOOH负载量、催化剂投加量、pH等因素对CIP降解性能的影响.结果 表明:在催化剂投加量为0.4 g·L-1、pH为9.0时,5％ FeOOH/g-C3N4对CIP的降解率达到72.34％.使用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等分析方法对催化剂进行了表征,FeOOH的复合显著增强了g-C3N4的光吸收能力,提高了其光催化活性.最后,基于实验数据与活性物种捕获实验,初步提出了FeOOH/g-C3N4对CIP催化降解的可能机理.     

制备ZnO/CdS/Au异质结用于可见光催化降解低浓度甲醛

采用水热法和化学浴沉积法制备了ZnO/CdS/Au异质结光催化剂,用于可见光下室温去除低浓度甲醛。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV、PL、PEC、EIS等手段对ZnO/CdS/Au异质结光催化剂的光学性能、光电性能进行表征。结果表明,Au负载的ZnO/CdS纳米棒组成的微米花状结构中,异质结和金属等离子体效应能拓宽光谱吸收范围,抑制半导体缺陷发光,促进光吸收以及光生电子空穴的分离和迁移;所制备的ZnO/CdS/Au异质结光催化剂对甲醛的去除具有优异性能,室温下2 h即可将反应舱内低质量浓度甲醛(1.25 mg·m⁻³)降至0.025 mg·m⁻³以下,且经过8次重复使用后催化剂活性没有明显下降。此外,影响甲醛去除的因素,如催化剂种类、光照波长、甲醛初始质量浓度、相对湿度也进行了研究和探讨。该研究结果对低浓度甲醛的室温去除具有理论指导意义。     

掺硼氧化银光催化剂制备及降解模拟印染废水

采用离子交换共沉淀法制备掺硼氧化银光催化剂并进行相应表征,以甲基橙为降解对象对其光催化氧化性能进行考察,并将其用于可见光下降解多种有机物及模拟印染废水。实验结果表明:掺硼氧化银光催化剂能带带隙为1.29 eV,具有很好的光催化氧化-还原能力,可见光下降解甲基橙,光照120 s可实现甲基橙完全降解;重复使用活性保持稳定;对不同有机物均可实现光催化氧化完全降解;模拟印染废水降解实验证实,在pH值5~10范围内,可见光照射下氧化银光催化剂在25 min内可实现混合染料的完全降解。掺硼氧化银是一种具有应用前景的可见光光催化剂。