钐、锆共掺杂纳米ZnO的制备及其降解染料废水研究

采用高分子网络凝胶法制备Sm-Zr共掺杂纳米ZnO光催化剂,并用XRD、TEM、XPS、UV-Vis吸收光谱对制备的纳米ZnO进行表征。以甲基橙为目标降解物研究其光催化活性,通过L9(34)正交试验对纳米ZnO的制备条件进行了优化,实验结果表明,各因素对Sm-Zr/ZnO的光催化性能的影响的显著性水平依次为:Sm-Zr掺杂量→煅烧温度→n(Sm)n(Zr)→反应溶液p H值,纳米ZnO的最佳制备条件为:Sm-Zr掺杂量为4%,煅烧温度为750℃,n(Sm)n(Zr)为2 1,反应溶液p H值为5.5。在最佳条件下制备的纳米Sm-Zr/ZnO具有最优异的光催化性能,光照1 h对甲基橙的色度去除率及COD去除率分别达到94.82%和80.89%。     

过渡金属掺杂ZnO纳米光催化剂对四环素的光催化降解

利用水热合成法分别制备了Fe、Co、Ni掺杂及Fe-Co、Fe-Ni共掺杂的ZnO光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对催化剂进行了表征.以氙灯(250～ 800 nm)为光源,盐酸四环素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性.考察了过渡金属种类、过渡金属掺杂量及二元掺杂配比对ZnO样品光催化活性的影响.结果表明,制得的样品均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO.单一元素掺杂时,Fe掺杂提高了ZnO光催化活性,而Co、Ni掺杂都抑制了ZnO光催化活性.共掺杂时,Fe-Co/ZnO及Fe-Ni/ZnO光催化活性优于单一掺杂的Fe/ZnO,其中3％Fe-1％Ni/ZnO样品的光催化活性最好,在氙灯光源下反应120 min对盐酸四环素的降解率高达87.95％.     

溶胶-凝胶燃烧法对钡铁氧体光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶燃烧法制备了不同参数的钡铁氧体粉体。利用X射线衍射分析、傅里叶红外、磁性测量系统对其形貌进行了表征。以1,2,4-酸为目标污染物,分析制备条件对钡铁氧体光催化性能的影响。结果表明:煅烧温度、PEG加入量对样品晶体结构、晶粒大小影响较大。在条件为:Fe~(3+)/Ba~(2+)=12,CA/MN=2,PEG=2 g,pH=7,450℃下预烧2 h,850℃下煅烧3 h制备的钡铁氧体为M型永磁性纳米材料,其矫顽力Hc为5 354 Oe,饱和磁化强度Ms为57.24 emu/g,具有良好的光催化性能。     

TiO_2/活性炭的微波制备及其对橙黄Ⅱ染料的光催化降解

采用微波辐射法制备TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并利用该催化剂对橙黄Ⅱ进行光催化降解。考察了乙醇与钛酸丁酯(TNB)的体积比,水、乙酸和活性炭的加入量,微波功率,微波辐射时间,煅烧温度等因素对TiO2/AC催化活性的影响,确定了制备TiO2/AC的最佳工艺条件以及TiO2/AC光催化降解橙黄Ⅱ的工艺条件。结果表明,制备TiO2/AC的最佳工艺条件为:乙醇与钛酸丁酯(TNB)体积比为8∶1(即乙醇24 mL,钛酸丁酯3 mL),水、乙酸和活性炭的加入量分别为0.8mL、0.6 mL和2 g,微波功率500 W,微波辐射时间1 min,煅烧温度500℃,煅烧时间为2 h。在TiO2/AC用量为0.3 g、反应时间为1 h、pH为3的条件下,25 mg/L橙黄Ⅱ溶液的降解率达95%以上。     

异质结型CdS/TiO2介孔催化剂光催化降解VOC研究

用水热法制备了CdS/TiO2异质结型介孔光催化剂,并用氮气吸脱附、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、荧光光谱、差热-热重等手段对其进行了表征.结果表明,CdS掺杂TiO2具有典型的介孔结构和较高的比表面积.其比表面积为101.9 m2/g,孔体积为0.376 cm3/g,孔径的最可几分布为2.7nm,颗粒粒径在10 nm左右.以丙酮和甲醇模拟VOC底物,评价了催化剂的紫外光催化活性.设计正交试验,考察了催化剂制备过程中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)用量、硫化镉掺杂量、活化温度、水热温度、水热时间等因素对其光催化性能的影响.试验结果表明,各因素对光催化活性的影响大小顺序为:CTAB用量、硫化镉掺杂量、焙烧温度、水热温度、水热时间.最佳的催化剂制备方案为:CTAB用量0.6g,硫化镉掺杂量0.1％,水热温度180℃,水热时间3h,活化温度350℃.在反应气体积流速为10 mL/min条件下,0.1g的最佳催化剂可将初始质量浓度为15.62 g/m3的丙酮、3.11 g/m3的甲醇完全消除.     

Co/N/S共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/TiO2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对其吸光性能和结构进行了表征;以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,对其可见光催化活性进行了评价,并与Degussa P25进行对比.结果表明,在Co:N:S:Ti物质的量比为0.15:0.2:0.2:1、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1h的最佳制备条件下,所制得的Co/N/S/TiO2光催化剂为单一锐钛矿晶相,平均粒径为8～ 10 nm,比表面积约为192.19 m2/g.Co/N/S/TiO2光催化剂吸收边可红移至近900 nm,可见光催化活性突出,在纯粹可见光(λ＞400 nm)下光解活性艳蓝X-BR溶液120 min的降解率可达91.5％,与Degussa P25相比,其可见光催化活性提高了80.1％,且重复使用性能良好.     

改性凹凸棒黏土的合成及光催化降解盐酸四环素的研究

将具有光催化潜力的金属元素Ti、Zn、Ni引入凹凸棒黏土(ATPs)结构中,采用浸渍法制备了一系列不同配比的Ti-ATPs,Zn/Ti-ATPs及Ni/Ti-ATPs光催化材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UVVis)等方法对改性ATPs的结构、形貌和组成进行了表征。以氙灯(250~800 nm)为光源,用制备的材料作为光催化剂,进行降解盐酸四环素的试验,考察了Ti的单一加入及双金属(Zn/Ti、Ni/Ti)加入对ATPs的光催化改性效果。结果表明,Zn/Ti物质的量比为3∶1、400℃煅烧条件下制备的Zn/Ti-ATPs具有良好的光催化性能,在可见光照射120 min时,20 mg Zn/Ti-ATPs对20 mg/L盐酸四环素的光催化降解率可达94.64%,并且性能稳定。而同样方法制备的Ni/TiATPs没有光催化性能,表明并不是所有具有光催化性能的氧化物都能通过浸渍法对ATPs进行改性。     

活性炭负载TiO2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件.利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响.结果表明:试验制备的TiO2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2 g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV254值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能.     

Eu掺杂ZnO光催化剂降解垃圾渗滤液实验研究

以醋酸锌(Zn(CH3COO)2)、六水合硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)、氢氧化钠(Na OH)、聚乙二醇(PEG2000)、柠檬酸为主要原料,采用水热法制备Eu掺杂Zn O复合纳米棒光催化材料粉体。用制备的粉体对城市垃圾渗滤液进行光催化降解实验,研究了反应温度、反应时间、光照条件、掺杂比对其光催化氧化效果的影响,用XRD、TEM、EDS等测试手段对粉体进行了表征。研究结果表明,水热反应温度160℃,时间为6 h,制备的3%Eu掺杂Zn O复合纳米棒的光催化效果较好,在365 nm紫外灯照射下,150 min后垃圾渗滤液的脱色率达40%,COD降解率达62%。     

热处理温度对TiO2的微结构及催化性能的影响研究

采用溶胶一凝胶法制得稳定的TiO2透明溶胶,凝胶经焙烧制备了纳米TiO2粉体,利用,TG、DSC和XRD方法对其进行了结构和形貌表征,考察了其对茜索红的光催化活性.结果表明,热处理温度对样品的微结构以及光催化活性有很大的影响.采用溶胶一凝胶法制备的TiO2最佳焙烧温度为550℃,晶型组成为44.32%的锐钛矿和45.68%的金红石态,在降解茜索红的实验中具有最佳的处理效果.     

城市污水厂污泥与海泥制备陶粒的试验研究

城市污水厂污泥与海泥是难以处理的固体废弃物,处理不当将会对环境造成二次污染。通过以污泥、海泥为主要原料,以碳酸钙为发泡剂来制备陶粒,分析各工艺条件对陶粒抗压强度、吸水率、堆积密度等指标的影响,试验结果得出在海泥:污泥:碳酸钙=5:4:1,预热温度350℃,预热时间20 min,焙烧温度1 120℃,焙烧时间10 min时,可以制备出性能良好的陶粒。     

Comparison studies of adsorption properties of MgO nanoparticles and ZnO–MgO nanocomposites for linezolid antibiotic removal from aqueous solution using response surface methodology

In this investigation, the adsorption measure of linezolid antibiotic onto MgO nanoparticles and ZnO–MgO nanocomposites were performed. The adsorbents were characterized by different techniques such as XRD, SEM, TEM and BET. The parameters influence such as the pH, adsorbent dosage and temperature was tested and evaluated by Box–Behnken Design combined with response surface methodology. Performing adsorption tests at optimal conditions set as 0.5 g L⁻¹ of adsorbent, pH 10 and 308 K make admit to obtain high adsorption turnover (123.45 and 140.28 mg g⁻¹ for MgO nanoparticles and ZnO–MgO nanocomposites, respectively). A good compromise between predicted and experimental data in this research was observed. The experimental equilibrium data fitting to Langmuir, Freundlich, Tempkin and Dubinin–Radushkevich models indicate that the Langmuir model is a best model for evaluation of adsorption behavior. Kinetic evaluation of experimental data indicated that the adsorption operations followed well pseudo-second-order models. The adsorption capacity of ZnO–MgO nanocomposites is higher than MgO nanoparticles that because of the ZnO–MgO nanocomposites have high specific surface area.     

水热法制备纳米TiO_2处理垃圾渗滤液的实验研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用水热法制备纳米TiO_2材料,经过高温煅烧后,对其降解垃圾渗滤液的催化活性进行测定,并用XRD,TEM和UV-Vis对其晶体结构进行表征。实验结果表明,水醇比、水热温度和酯加入量对TiO_2催化效率有显著的影响,当水醇比为1∶3、煅烧温度500℃、水热时间4 h、Ti(OC_4H_9)_4加入量为10 m L条件下制备的TiO_2粉末光催化活性最好,对垃圾渗滤液的降解在180 min时均可以达到73%,COD的去除率可达76.92%。     

Effect of flame propagation regime on pressure evolution of nano and micron PMMA dust explosions

Experiments using an open space dust explosion apparatus and a standard 20 L explosion apparatus on nano and micron polymethyl methacrylate dust explosions were conducted to reveal the differences in flame and pressure evolutions. Then the effect of combustion and flame propagation regimes on the explosion overpressure characteristics was discussed. The results showed that the flame propagation behavior, flame temperature distribution and ion current distribution all demonstrated the different flame structures for nano and micron dust explosions. The combustion and flame propagation of 100 nm and 30 μm PMMA dust clouds were mainly controlled by the heat transfer efficiency between the particles and external heat sources. Compared with the cluster diffusion dominant combustion of 30 μm dust flame, the premixed-gas dominant combustion of 100 nm dust flame determined a quicker pyrolysis and combustion reaction rate, a faster flame propagation velocity, a stronger combustion reaction intensity, a quicker heat release rate and a higher amount of released reaction heat, which resulted in an earlier pressure rise, a larger maximum overpressure and a higher explosion hazard class. The complex combustion and propagation regime of agglomerated particles strongly influenced the nano flame propagation and explosion pressure evolution characteristics, and limited the maximum overpressure.     

镧掺杂氧化锌光催化降解染料废水研究

以醋酸锌和硝酸镧为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,过硫酸铵为引发剂,采用高分子网络凝胶法制备得到掺镧的Zn O纳米粉体。用制备的粉体对甲基橙进行光催化降解实验,考察了掺镧量对其光催化性能的影响。用X射线衍射仪、高分辨率透射电镜、X射线能谱仪、比表面积与孔隙率分析仪等对其进行表征。结果表明,镧的掺入提高了Zn O的光催化活性,镧锌摩尔质量比为0.2%时光催化性能最好,高压汞灯下反应1 h,甲基橙的脱色率为96.5%,相比于未掺杂的Zn O提高了11.5%。     

纳米Fe强化污泥厌氧消化产甲烷的研究

介绍了利用纳米Fe强化污泥高效产甲烷的方法。实验结果表明,纳米Fe最佳投放量为6 g/L,相应的甲烷产量(以VSS计)为198 m L/g。机理研究表明,纳米Fe能够促进污泥水解、酸化,进而促进甲烷的积累。     

纳米二氧化钛对肺部损伤研究进展

随着纳米技术的不断发展,纳米材料被广泛地应用于工业、农业、食品和医药卫生等领域.一些原本无毒或低毒的材料,当粒径达到纳米级时,毒性明显增强.纳米二氧化钛广泛应用于化妆品和工业产品中,它对生物系统的影响受到了世界广泛的关注.目前就纳米二氧化钛整体和体外生物效应或安全性已经进行了大量的研究.本文围绕纳米二氧化钛对肺部损伤的研究进展及挑战进行综述.认为纳米二氧化钛粒径与损伤之间的关系还不十分明确,今后还需进一步探索纳米材料与生物分子、细胞的相互作用及其过程.     

Optimizing the preparation parameters of mesoporous nanocrystalline titania and its photocatalytic activity in water: Physical properties and growth mechanisms

Titania nanomaterial with an anatase structure and 5.6 nm crystallite size and 280.7 m² g⁻¹ specific surface areas had been successfully prepared by sol–gel/hydrothermal route. The effect of pH as a type of autoclave and calcination was studied. Crystallite size and phase composition of the prepared samples were identified. X-ray diffraction analyses showed the presence of anatase with little or no rutile phases. The crystallite size of the prepared TiO₂ with acidic catalyst was both smaller than that prepared with basic catalyst, and was increasing after acidic calcinations by a factor 4–5. Basic calcinations produced a specific increase of 1.5. Rutile ratio and the particle size were increased after calcination at 500 °C. However, TiO₂ powder synthesized using a basic catalyst persisted the anatase phase and a loosely aggregation of particles. Anatase TiO₂ as prepared with acidic catalyst in Teflon lined stainless steel autoclave demonstrated the highest photocatalytic activity for degradation of 2,6-dichlorophenol-indophenol under ultraviolet irradiation with t_½ 0.8 min.     

LPCVD法制备TiO_2纳米薄膜的生命周期评价

针对纳米材料生产的高能耗、低生产率的特点,用生命周期评价(LCA)方法对纳米TiO_2薄膜生产过程进行了环境影响评价,并通过设置不同的低压化学气相沉积过程(LPCVD)工艺参数,研究了工艺参数中温度和压强对于TiO_2薄膜评价结果的影响。研究显示,纳米TiO_2薄膜生产阶段的环境表现受LPCVD过程工艺参数影响,评价结果可用于指导LPCVD工艺优化。