稀土Ce3+掺杂Bi2WO6光催化降解罗丹明B的研究

采用水热合成法制备稀土元素Ce3+掺杂Bi2WO6光催剂,通过X射线衍射、场发射电镜扫描、紫外-可见漫反射光谱、N2物理吸附-脱附等手段对合成材料的结构、形貌、光吸收等物理化学性能进行表征,并以染料废水中罗丹明B的降解考察其光催化活性.结果表明,Ce3+掺杂量为0.05%时,其结晶度好、颗粒较均匀、具有较强的可见光吸收性能,且比表面积比纯Bi2WO6提高近10%以上,对罗丹明B的去除效果最好;催化剂用量越高、罗丹明B的初始浓度越低、反应溶液pH值越低、H2O2的浓度越高越有利于Ce/Bi2WO6对罗丹明B的吸附和降解;而阴阳离子的影响各不相同:NO3-、SO42-没有太大的影响; Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-的加入均促使的染料的去除;HCO3-抑制了罗丹明B的吸附,但是却促进了光降解.另外,经重复使用3次,光催化降解速率常数并没有降低,表明稀土Ce3+改性Bi2WO6是一种有效稳定的光催化剂.     

Bi2WO6可见光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用水热合成法制备Bi2WO6催化剂,并通过XRD,UV-vis DRS等手段对其进行表征;以活性艳红X-3B为目标污染物,研究催化剂量、X-3B初始浓度、反应溶液pH值以及H2O2等因素在可见光辐射下对其光催化降解效果的影响.结果表明,所制备的Bi2WO6催化剂结晶度好,具有较强的可见光吸收能力;最佳催化反应条件为: X-3B初始浓度20mg/L,Bi2WO6用量2g/L, pH5.18(原始pH值).在此条件下,光照60min,对X-3B的去除率可达到86%;加入2mL/L 30%的H2O2,光照30min,降解率可达到96%以上,降解反应符合一级反应动力学.光催化反应可以有效地破坏X-3B的发色基团偶氮结构使其脱色,但在所设定的反应时间(80 min)内X-3B不能被完全矿化,反应过程中有中间产物生成.     

Mn2+-WO3-TiO2光催化降解甲基橙的研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备Mn2+-WO3-TiO2光催化剂,进行甲基橙的光催化降解实验,考察WO3和Mn2+掺入量、焙烧温度及时间对光催化性能的影响。结果表明,500℃焙烧2h,掺杂量n(Mn2+)∶n(WO3)∶n(TiO2)=0.8∶1∶100时,光催化活性最高,光催化降解甲基橙溶液,120min后,降解率达84%,比单纯TiO2的光催化活性提高83%。     

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。     

金属掺杂对纳米管TiO_2光催化去除水中罗丹明B的影响

采用水热合成法,将Fe(NO3)3·9H2O、ZnCl2和AgNO3对纳米管TiO2进行掺杂,使用TEM、XRD、XPS、比表面积分析仪及UV-visDRS对掺杂后的纳米管TiO2进行表征并考察其光催化氧化去除罗丹明B的效果,从而优选最佳掺杂金属。结果表明,煅烧温度可影响纳米管TiO2锐钛矿相相对含量、比表面积及禁带宽度,进而影响其光催化活性。此外,掺杂金属离子的种类不同,纳米管TiO2的光催化活性也受到影响。500℃煅烧非掺杂纳米管TiO2的存在下,光催化氧化罗丹明B的去除率为98.72%。向纳米管TiO2中掺杂Fe3+、Zn2+及Ag+时,光催化氧化罗丹明B的效果得到提高。对以上三种掺杂金属离子而言,掺杂量为1.0%(原子百分含量)的催化剂的最佳煅烧温度为550℃。其中,Fe3+掺杂纳米管TiO2光催化活性最高,50min内光催化氧化罗丹明B的去除率可达99.0%。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜的制备及光催化降解甲醛的研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂的TiO2薄膜光催化剂,进行甲醛的光催化实验,考察Fe3+掺杂量、薄膜焙烧温度及溶胶体系pH值对光催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂量为1.0%,焙烧温度500℃1h,加硝酸溶胶体系pH=4时,Fe3+掺杂TiO2薄膜光催化活性最高。     

微波辅助Bi_2WO_6光催化降解四氯酚研究

采用水热法制备了纳米Bi2WO6,并用X射线衍射仪XRD、透射电镜TEM和比表面积分析仪BET表征其晶相结构、形貌及比表面积;然后以2,3,4,6-四氯酚(TeCP)为目标物考察了Bi2WO6在微波场中的光催化活性;最后探讨了TeCP在微波光催化反应体系中的降解机理。结果表明,微波辅助Bi2WO6光催化能够有效降解TeCP,反应20minTeCP(30mg/L)的去除率为94%,相应的动力学常数为0.191min-1;用GC/MS分析检测了此反应中TeCP的7种降解中间产物:2,3,4-三氯酚、2,3,5-三氯酚、2,3,6-三氯酚、2,4,5-三氯酚、2,4,6-三氯酚、3,4,5-三氯酚和2,3,5,6-四氯酚;推断在微波辅助Bi2WO6光催化反应体系TeCP的降解机理为TeCP异构化、脱氯、三氯酚异构化和矿化。     

锰掺杂BiOBr光催化降解头孢唑林研究

为进一步提高Bi OBr对头孢菌素类抗生素的光催化降解能力,作者采用水热法合成了不同锰含量(5%、10%及30%)掺杂的Bi OBr光催化剂(Mn/Bi OBr)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射光谱及X射线光电子能谱等表征,发现掺杂锰离子后Bi OBr仍为片状结构,但其尺寸有所减小,锰离子以正二价形式(Mn²⁺)存在于纳米 Bi OBr 晶格中。以抗生素头孢唑林(cefazolin sodium,CFZ)为污染物对象,在可见光照射下(λ≥420 nm),探讨了Mn/Bi OBr光催化降解CFZ的特性,其中锰掺杂量为5%时(标记为Mn/Bi OBr-5)对Bi OBr的光催化活性提升最大。Mn/Bi OBr-5 对 CFZ 氧化降解的表观速率常数(k=0.020 78 min^–1)比 Bi OBr(k=0.009 53 min^–1)高 118%,在 140 min 内降解98%的CFZ,而相同条件下70%的CFZ 被Bi OBr降解。与未掺杂Bi OBr相比,掺入Mn²⁺导致其比表面积增大及带隙能量降...     

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响

以溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂Fe3+、Ce3+的TiO2纳米粒子,以橙黄IV的光催化氧化评价纳米粒子的紫外光与可见光活性,利用TG-DSC、XRD、BET及UV-Vis吸收光谱考察掺杂对TiO2的相变、粒径、比表面积及光吸收性能的影响,在归一化条件下探讨Fe3+及Ce3+掺杂对TiO2活性和表面性质产生影响的机制。结果表明:Fe3+及Ce3+的最佳掺杂量分别为0.2%和0.04%;Ce3+抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变以及改善TiO2高温组织稳定性的能力均明显大于Fe3+;Fe3+和Ce3+掺杂均能提高TiO2的紫外光活性并扩展TiO2的光响应范围,但光生电子与空穴复合以及光腐蚀使它们对TiO2可见光活性的提高并不显著。Fe3+和Ce3+的半径及其相应氧化物的性质决定了两者对TiO2性能的不同影响。     

Bi掺杂In2TiO5纳米带的制备及其光催化性能

以Bi(NO_3)_3、Ti(OC_4H_9)_4、In(NO_3)_3和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝法和沉淀法相结合,成功制备了Bi掺杂In_2TiO_5(Bi-In_2TiO_5)纳米带.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和氮气吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行表征.结果表明,Bi的掺杂未引入新的杂相,样品均为正交晶系结构,掺杂前后样品的形貌未发生明显变化.适量的Bi掺杂,在In2Ti O5晶格中形成杂质能级,降低了In_2TiO_5的带隙能.当掺杂量为2%时,制备的Bi-In_2TiO_5纳米带的光催化活性最高.在氙灯(150 W)辐照下,150 min,对罗丹明B的降解率达95.8%,且该催化剂对氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)也表现出优良的光催化降解性能.     

WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液的光催降为模型反应,结果表明,掺入ＷＯ３摩尔比为２％时,ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高;随着热处理温升高,ＷＯ３／ＴｉＯ光活性增强;     

玻璃纤维负载P25光催化接触氧化活性艳红X-3B

在玻璃纤维上焙烧P25制备了负载型TiO2光催化剂,探讨了焙烧温度对催化活性的影响,设计了光催化接触氧化反应器,并以活性艳红X-3B为模型污染物,考察溶液pH值、共存阴离子(CO₃^2-、SO₄^2-、Cl-)对光催化反应的影响.结果表明,焙烧温度直接影响负载后催化剂的活性,300℃负载时活性最高,SEM照片显示此时P25与载体结合牢固、负载颗粒均匀.酸性条件对活性艳红X-3B的降解有利,当溶液初始pH由2.0上升到10.0时,活性艳红X-3B的降解率从90.06%下降至42.71%.共存的CO₃^2-、SO₄^2-对活性艳红X-3B降解的影响不大,但Cl^-对氧化过程有明显的抑制,使活性艳红X-3B的降解率下降17.03%.利用成熟的光催化剂P25,通过烧结的方法制备负载型催化剂是当前替代粉末催化剂的较为可行的方案.     

掺杂镧硼TiO_2光催化剂的制备及可见光活性研究

采用溶胶一凝胶法,制备新型La3+/B/TiO2光催化剂,使用氙灯为光源研究了催化剂光降解甲基橙溶液的催化活性。结果表明,当掺杂0.05%La3+,2.0%B,在500℃下焙烧2 h时,所得催化剂对甲基橙具有最高的光催化活性,与单一的TiO2和单独La3+或者B掺杂的光催化剂比较,La3+/B/TiO2具有相对较高的催化活性。     

复合材料BiOI/BiOCl的制备及可见光催化降解活性艳红X-3B

以乙二醇为溶剂,利用溶剂热方法制备了不同I/Cl比的BiOI/BiOCl可见光催化材料.同时,采用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(DRS)和光致荧光光谱(PL)对所制备材料的晶相、元素价态和光学性质等进行了表征,并以活性艳红X-3B为目标化合物,研究了不同I/Cl比对X-3B光催化降解动力学的影响.分析结果表明,BiOI和BiOCl能够得到很好的复合,在可见光范围内有很好的吸收.降解实验结果表明,I/Cl摩尔比为9∶1时,复合材料对X-3B的可见光降解效率最高,一级反应动力学速率为0.0133 min-1;TOC和COD在3 h内分别降低28%和25%左右,证明能够对所选目标染料在一定程度上实现矿化;在光催化降解活性艳红X-3B过程中起主要作用的为光生空穴.此外,还对复合材料光催化性能提高机理进行了探索与推测.     

负载型纳米TiO2/AC对偶氮染料的光催化降解研究

以钛酸四丁酯和粒状活性炭(AC)为主要原料,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO2/AC催化剂.在流化床反应器中分别对2种典型的偶氮类染料橙黄G、活性艳红X-3B模拟废水进行了光催化降解研究,探讨了pH值、外加氧化剂对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生利用试验.结果表明,TiO2/AC催化剂具有良好的光催化活性、吸附特性及可再生性,60 min后对2种染料反应的光催化降解率分别可达到99.71%和97 12%,反应180 min后的TOC去除率分别达到81.54%和81.99%;反应后TiO2/AC催化剂回收率大于95%,经焙烧再生后对橙黄G反应60 min的光催化降解率仍高达95.93%.     

双极液膜法可见光光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备了Bi2O3-TiO2/Ti膜电极,X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)和光电性能测试进行了表征,结果表明,Bi元素掺杂进入了TiO2催化剂,拓展了催化剂的光响应波长,使其在可见光下有较明显的光电响应.将Bi2O3-TiO2/Ti光阳极与Cu阴极组装成双极液膜反应器,在可见光下光催化处理活性艳红X-3B,得出当初始pH值为2.52,废水流量为80mL/min时,处理20mg/L活性艳红X-3B 150min,脱色率可达88%.双极液膜法可见光光催化的初步机理考察表明,光生电子自发由Bi2O3-TiO2表面转移到Cu电极表面,并在Cu电极表面直接还原染料,或与其表面液膜中的溶解氧反应生成H2O2,进而参与染料的氧化,由此可实现Bi2O3-TiO2/Ti的直接氧化和Cu阴极的直接还原和间接氧化的双极双效效果.