基于水热法制备的TiO_2/MoS_2复合光催化剂及其光催化制氢活性

采用水热法制备出了TiO_2/MoS_2复合光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和光致发光光谱(PL)方法对TiO_2/MoS_2进行表征.研究了MoS_2负载量、复合催化剂TiO_2/MoS_2表面担载的贵金属种类(Pt、Pd、Ru)及其担载量、空穴牺牲剂种类对光催化反应制氢活性的影响,并考察了催化剂的稳定性.研究结果表明,硫化钼和二氧化钛复合能显著提高光催化产氢性能,硫化钼的最佳负载量为5 wt%,比产氢速率为776.99μmol·h~(-1)·g~(-1),其产氢活性是纯TiO_2的4.92倍,商业P25的3.67倍;复合催化剂TiO_2/5 wt%MoS_2表面担载的贵金属种类及其质量分数对产氢性能有一定的影响,其中0.5 wt%的Pd对产氢性能的影响最大,能明显提高复合催化剂的产氢性能,比产氢速率可提高至2599μmol·h~(-1)·g~(-1);该催化剂可利用不同有机物作为牺牲剂产氢,如甲醇、乙醇和乳酸,三者产氢量的次序为:甲醇乳酸乙醇;经过5次循环实验,复合催化剂Pd/(TiO_2/MoS_2)仍能保持90%的活性.另外,对复合催化剂光催化产氢机理也进行了分析.     

土壤中TNT的TiO_2光催化降解动力学研究

为了高效修复受TNT污染的军事训练场地土壤,利用纳米TiO_2光催化降解土壤中的TNT污染物,并采用高效液相色谱法测定降解后剩余的TNT含量.研究了光催化降解TNT的影响因素(如初始TNT浓度、p H、TiO_2用量、土层厚度等)及其动力学规律.研究结果表明,加入TiO_2催化剂后能将土壤中浓度为500 mg·kg-1的TNT的去除率从36%显著提高到95%以上;另外,在土层厚度8mm、TiO_2用量为0.5wt%—3wt%的条件下,TNT的光催化降解符合拟一级动力学规律,且可用L-H模型描述;当催化剂用量为0.1wt%时,此时为零级反应.通过正交实验可知土层厚度大小对TNT的光催化降解影响最大.     

Ce/TiO_2/Fe_3O_4粒子电极光电催化降解藏红T模拟染料废水

采用化学共沉淀-超声辅助法,制备出磁性纳米材料Fe3O4,利用溶胶-凝胶法在Fe3O4表面包裹Ce/TiO2,得到磁性复合材料Ce/TiO2/Fe3O4.用XRD、SEM、BET等对其结构和性能进行了表征,催化剂主要以催化活性较高的锐钛矿相存在,Ce/TiO2包覆在纳米Fe3O4的表面形成多孔结构,复合材料具有LangmuirⅣ吸附-脱附等温线,比表面积76.68m2·g-1,平均孔径8nm,主要分布在4.5—15.4nm之间.通过电助光催化降解藏红T溶液研究了Ce/TiO2/Fe3O4的光电催化活性.在催化剂的加入量为6g·L-1,降解时间为60min,外加电压为5V,50mg·L-1的藏红T溶液的降解率可达到90%以上,COD去除率达84.7%.所制备的Ce/TiO2/Fe3O4在重复使用5次后仍能保持较好的光电催化活性.     

ZnFe_2O_4/TiO_2复合材料的制备及其在模拟太阳光下光催化降解吲哚美辛的动力学和机理研究

本文制备了ZnFe_2O_4/TiO_2光催化剂,利用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、电子透射显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对ZnFe_2O_4/TiO_2的形貌、结构和光谱特征进行表征.同时,研究了不同条件下复合材料对吲哚美辛(IDM)的光催化降解规律.结果表明,二氧化钛与铁酸锌能够很好地粘附在一起,使得吸收波长发生了红移,扩大了吸收光谱的范围.当ZnFe_2O_4和TiO_2的质量比为3%时,在模拟太阳光的条件下该光催化剂对IDM的降解效果最好,降解率达到95%.此外,IDM的光催化降解反应符合准一级动力学规律,在p H=5、催化剂投加量为0.2 g·L-1时,光催化剂的降解速率常数是纯TiO_2时的2.15倍.随着光催化剂投加量的增大,IDM的降解速率随之增加.p H=5时最有利于光催化剂对IDM的降解.经过5次循环实验后,催化剂对IDM的光催化降解率仍在92%以上,展现了该光催化剂的稳定性.猝灭实验揭示了光生空穴(h+)和超氧自由基在ZnFe_2O_4/TiO_2光催化体系中对IDM的降解贡献率最大,其中光生空穴(h+)的贡献率为78.2%.     

核-壳结构N(x)-TiO_2@C的制备和表面TiO_2晶相调控及可见光催化降解孔雀石绿研究

以C球为核,钛酸四丁酯和四氯化钛为钛源,不同含量尿素为氮源,通过水热法将不同N掺杂量的TiO_2包裹在C球表面.通过控制焙烧条件,调控包在C球表面的TiO_2的晶型.X射线衍射(XRD)表明,随着焙烧温度的提高,可调控TiO_2的晶型由板钛矿/锐钛矿混晶到锐钛矿/金红石混晶最后得到单一金红石相TiO_2;X射线光电子能谱(XPS)表明,N掺杂进入了TiO_2的晶格内.可见光催化降解孔雀石绿研究表明,制备过程加入1 g尿素,煅烧温度为550℃的样品N(1)-TiO_2@C-550℃,其结构为锐钛矿/金红石混晶型,可见光催化效果最好,2 h催化效率达到75%,相比P25提高了11倍.对其可见光催化降解孔雀石绿过程中活性氧物种的捕获可知,·O-2和·OH参与了反应,其中·OH起在光催化过程中占主要作用.     

甘氨酸改性TiO_2材料的合成及其对染料的吸附性能

本文以钛酸异丙酯为钛源,以甘氨酸(gly)为改性材料,通过水解法在比较温和的条件下合成了二氧化钛(TiO_2-gly)吸附剂,同时以亚甲基蓝(MB)和酸性红G (ARG)两种染料为处理对象,考察了合成的TiO_2的吸附性能,并将之与P25材料进行对比.结果表明,经过甘氨酸改性的TiO_2吸附剂的比表面积大幅提升到354.2 m2·g~(-1);改性TiO_2对亚甲基蓝(100 mg·L-1)和酸性红G (100 mg·L-1)两种染料的吸附能力得到较大提高,最大吸附量分别为49.25 mg·g~(-1)和43.98 mg·g~(-1),远高于P25对二者的吸附容量(分别为28.24 mg·g~(-1)和16.40 mg·g~(-1)); P25的吸附主要受物理吸附作用控制,而改性TiO_2吸附剂20 min即可达到吸附平衡,并展现出准二级动力学和Langmuir吸附等温线特性,这表明吸附剂与染料分子之间主要为化学吸附.另外,通过吸附影响因素实验发现通过延长吸附时间、控制p H都能提高该吸附剂的吸附性能,而改性TiO_2-gly吸附剂经过5次再生循环实验后仍展现出较好的吸附性能.     

C-TiO_2/Ti-Cu_2O/Cu光催化燃料电池的性能

采用溶胶-凝胶法制备了C-TiO_2/Ti膜电极,其X-射线衍射(XRD)结果表明,C掺杂有效抑制了TiO_2催化剂由锐钛矿相向金红石相的转变.以C-TiO_2/Ti作为光催化燃料电池(PFC)的阳极,Cu_2O/Cu为阴极,考察了C-TiO_2/Ti的制备条件和染料初始浓度及p H值对PFC性能的影响,得到PFC的最佳性能:短路电流密度为0.084 m A·cm~(-2),开路电压为0.385 V,最大输出功率密度为5.91×10~(-3)m W·cm~(-2),填充因子(FF)为0.18,光催化处理20 mg·L~(-1)罗丹明B染料废水90 min,脱色率达到91.7%.处理过程中罗丹明B溶液的紫外-可见分光光谱表明,可见光区最大吸收波长略有蓝移,可见和紫外光区的光吸收均下降,说明分子遭到了破坏,并发生了矿化.     

La~(3+)和Fe~(3+)共掺杂TiO_2/浮石的制备及光催化矿化二级出水的效果

采用溶胶-凝胶法和浸涂法制备了以浮石为载体、La~(3+)和Fe~(3+)为共掺杂离子的TiO_2光催化剂,并用其光催化矿化城市污水处理厂二级出水.La~(3+)、Fe~(3+)改性TiO_2/浮石催化剂用X射线衍射、电镜扫描进行了表征和分析,探讨了La~(3+)、Fe~(3+)掺杂量对TiO_2光催化性能的影响,以及浮石粒径、涂膜层数、催化剂投加量对TiO_2/浮石光催化矿化二级出水效果的影响.结果显示,所制备的TiO_2以混晶形式存在,锐钛矿的含量为78.1%,平均粒径为36nm;TiO_2薄膜在浮石上负载良好,当La~(3+)、Fe~(3+)掺杂量分别为0.5%和0.05%、浮石粒径为20-40目、涂膜层数为4层、催化剂投加量为15 g·L~(-1),光催化反应时间为200min时,二级出水中TOC的去除率为51.6%,La~(3+)、Fe~(3+)改性TiO_2/浮石光催化是一种有效的污水深度处理方法.     

Pd/TiO_2催化剂对三氯生的催化加氢脱氯研究

采用沉淀-沉积法制备不同载体的Pd负载型催化剂,采用透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)对材料进行表征;并以所得材料为催化剂对三氯生(TCS)的催化加氢脱氯反应进行了研究.结果表明,Pd/TiO_2型催化剂在TCS加氢脱氯反应中具有较好的效果,反应活性随着Pd负载量的提高而增强.当反应物初始浓度为0.016 mmol·L~(-1),pH值为10,催化剂0.36%Pd/TiO_2用量为20mg时,TCS在70 min可以完成脱氯过程.碱性条件下,p H的升高不利于反应的进行.当催化剂用量在15—25 mg时,催化剂质量标化的反应初活性没有明显变化,表明催化反应过程不受传质阻力的影响.当反应物初始浓度在0.009—0.02 mmol·L~(-1)时,反应初活性随浓度的提高显著增加,但进一步增加反应物的浓度时初活性没有明显提高,因此,TCS在Pd/TiO_2催化剂上的脱氯行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明TCS的加氢脱氯受表面吸附所控制.催化反应的过程中生成多种脱氯中间产物,反应的最终产物为2-羟基二苯醚.     

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.     

Photoelectrocatalytic degradation of camphor on TiO2/RuO2 electrodes

The degradation of camphor using titanium/ruthenium dioxide (TiO₂/RuO₂; 70:30) electrodes was investigated in a photoelectrochemical thin-film reactor under near UV light irradiation. Two different electrolytes (Na₂SO₄ and NaCl) were used in this work. Camphor degradation was monitored by solvent extraction methods and gas chromatography (GC) analysis. Comparative studies between photoelectrochemical, electrochemical, photolytic, and heterogeneous photocatalytical process were carried out. When NaCl was used, the degradation efficiency of camphor was improved, probably on account of electrochemical generation of active chlorine species and their photochemical conversion to chlorine radicals. Under these conditions camphor was completely mineralized at reaction times of 30 min.     

Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti电极的制备、表征及电催化性能

采用电沉积法制备了Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/Ti 3种电极,运用扫描电镜、X射线衍射仪观察表面形貌与形态,通过线性扫描伏安法在0.1 mol·L-1的H2SO4中测定电极的析氧极化曲线.以对硝基酚(p-NP)为目标污染物,考察了电极的电催化活性,在20 mA.cm-2电流密度下降解100 mg·L-1 p-NP,120 min时表观速率常数分别为0.0370 min-1、0.0265 min-1和0.0180 min-1,COD去除率分别为77.38%、74.07%、66.18%,研究发现在相同的条件下Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti性能更佳,矿化更完全.     

U1WH2O2／TiO2催化氧化法对油田采出水中多环芳烃的处理效果

针对油田采出水中含有多环芳烃种类多且较难去除的特点,选取了菲和芴两种代表性多环芳烃作为研究对象,采用UV／H2O2／TiO2技术对油田采出水中多环芳烃的处理效果进行了研究;考察了在254nm波长紫外光照射下,TiO2投加量、H2O2投加量、pH值和光照时间对水样中的菲和芴处理效果的影响．实验结果显示,处理初始浓度为1000μg·L-1的菲、芴时,TiO2用量为2．2g·L-1、H2O2用量为0．12mmol·L-1、pH值为7、光照时间1．5h时,去除效果较好．     

AgI/TiO2催化剂的焙烧处理及其可见光催化活性

常温下以TIO2为载体,使用沉积-沉淀法合成了具有不同AgI负载量的AgI/TiO2合光催化剂,并研究了焙烧处理对AgI/TiO2在可见光下(λ＞420nm)催化降解甲基橙(MO)的影响.结果表明,焙烧处理有效提高了AgI/TiO2的光催化性能,当焙烧温度高于200℃时,AgI/TiO2的光催化活性接近并达到最大值.当负载的AgI与TiO2的物质的量之比为0.15时,AgI%TiO2光催化降解MO的效率最高.XRD和UV-Vis测试表明焙烧处理提高了光敏组分AgI混晶中的γ相含量,拓宽了AgI/TiO2在可见光区的吸收范围,提高了光催化活性.     

Photocatalytic degradation of methyl orange using ZnO/TiO2 composites

ZnO/TiO₂ composites were synthesized by using the solvothermal method and ultrasonic precipitation followed by heat treatment in order to investigate their photocatalytic degradation of methyl orange (MO) in aqueous suspension under UV irradiation. The composition and surface structure of the catalyst were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The degradation efficiencies of MO at various pH values were obtained. The highest degradation efficiencies were obtained before 30 min and after 60 min at pH 11.0 and pH 2.0, respectively. A sample analysis was conducted using liquid chromatography coupled with electrospray ionization ion-trap mass spectrometry. Six intermediates were found during the photocatalytic degradation process of quinonoid MO. The degradation pathway of quinonoid MO was also proposed.     

TiO2/粉煤灰的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯为原料,以粉煤灰微珠为载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/粉煤灰光催化剂.负载于粉煤灰表面的TiO2平均粒径约为7nm,晶型为锐钛矿型,该催化剂在太阳光下降解初始浓度为10mg·l-1的甲基橙,经6h,甲基橙的降解率可达98.9%,将其应用于实际样品的测定,经3h降解率可达96.1%,显示出优越的光催化降解性能.     

TiO2/浮石光催化降解水中邻苯二甲酸二甲酯

采用溶胶.凝胶法制备,TiO2/浮石催化剂,光催化氧化水中内分泌干扰物邻苯二甲酸二甲酯(DMP).考察催化剂用量、pH值对降解率的影响;同时分析降解动力学和有机物矿化程度.结果表明,催化剂最佳投放量为40 g·L-1,最佳pH为6.5.在最佳条件下,DMP初始质量浓度20.0 mg·L-1,5 h DMP降解率达90%以上.降解速率符合准一级动力学方程,动力学方程为:Ln(p0/p)=0.470t-0.050,速率常数=0.470h-1.考察降解过程水样的矿化程度,前4 h矿化率没有明显变化,4 h后矿化率逐渐加快,7 h矿化率达到70%.TiO2/浮石具有成本低、易回收利用、能充分与被降解物接触等优势,用于治理水体中DMP具有一定的实际可行性.     

TiO2-FeOOH/Mmt纳米复合材料的表面酸碱性质及光催化性能

本研究以蒙脱石(Mmt)为基底材料,利用自组装制备技术得到TiO_2-FeOOH/Mmt纳米复合材料,以亚甲基蓝为降解目标物,研究复合材料光催化降解性能.利用透射电子显微镜(TEM)、比表面积及孔隙分析仪(BET)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对制备材料进行表征分析,结果表明由针铁矿和锐钛矿组成的复合材料带隙宽度减小且光响应范围得到拓宽.着重通过表面酸碱滴定实验,结合ProtoFit表面络合模型模拟软件,对光催化前后材料表面酸碱性质变化情况进行了分析,发现复合材料的lgK_a值并非单层材料的简单叠加,而是复合后发生了一定的表面化学作用形成新的表面酸碱性质.复合材料具有更大的表面位密度N_t及表面化合态≡XOH含量,能使材料在表面反应过程中提供更多的表面活性物质,产生更多的自由基,间接加快目标物降解速度.且复合材料铁循环强度更大,该循环能有利反应过程中电子的转移,并维持材料表面活性.这为后期进一步研究纳米复合材料光催化降解机理提供理论依据.     

染料化合物光催化氧化降解中氮元素行为分析

在含氮染料化合物的降解过程中,不同结构氮的降解过程是不同的,其中偶数结构与非偶氮结构存在很大差别。实验中发现,在相同的TiO2/UV条件下光解,非偶氮结构染料的降解体系很快有NH4^ 离子和NO3^-离子产生,而在偶氮结构染料的降解物中却没有二者生成。并通过实验证明,体系中产生的NH4^＋是染料降解的中间产物,而NO3^－则至少有两条生成途径。     

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.