多维异质结光催化剂g-C3N4/WO3的制备及应用

采用原位热聚合法和溶剂热法分别合成了片状和球状两种g-C₃N₄/WO₃异质结,运用XRD、SEM和UV-Vis DRS等手段进行了表征,并考察了两种异质结对盐酸四环素(TC-HCl)的光催化降解效果。表征结果显示,二维(2D)g-C₃N₄/WO₃呈现堆叠或卷曲的不规则纳米片状,三维(3D)g-C₃N₄/WO₃由大量直径为1～5μm的纳米微球组成。实验结果表明：2D g-C₃N₄/WO₃比3D g-C₃N₄/WO₃具有更强的光催化活性,在TC-HCl质量浓度10 mg/L、光催化剂加入量200 mg/L的条件下,暗反应60 min后,再转用氙灯(500 mW/cm²)照射60 min,2D g-C₃N₄     

Cu2O-g-C3N4异质结催化剂光催化降解甲基橙

采用水热还原法和高温煅烧法将Cu₂O生长到石墨型氮化碳（g-C₃N₄）表面,制得Cu₂O-g-C₃N₄异质结复合光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM、DRS、PL、BET等技术对催化剂进行了表征,研究了Cu₂O-g-C₃N₄降解甲基橙的光催化性能及主要活性物种。实验和表征结果表明： Cu₂O与g-C₃N₄面面接触,两相间化学作用强烈;Cu₂O-g-C₃N₄催化剂能有效利用太阳光,电子-空穴得到有效分离;当n（Cu₂O）∶n（g-C₃N₄）=5∶1时,Cu₂O-g-C₃N₄催化剂的活性最佳,在可见光下反应30 min时,甲基橙降解率达84.1%;Cu₂O-g-C₃N₄具有较好的活性稳定性,重复使用6次,甲基橙降解率降至64.7%;电子-空穴是Cu₂O-g-C₃N₄光催化降解甲基橙的主要活性物种。     

AgI-AgBr/硅藻土复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用一步法制备了AgBr/硅藻土、Ag-AgBr/硅藻土、AgI-AgBr/硅藻土3种复合光催化剂,采用SEM,XPS,UV-VisDRS,BET,XRD技术对复合材料进行了表征,并以其为光催化剂,在可见光下降解水中罗丹明B(RhB)。表征结果显示,AgI-AgBr/硅藻土具有最大的比表面积,且在可见光区的光吸收效率最高。实验结果表明:AgI-AgBr/硅藻土表现出最强的光催化活性,光反应40min时的RhB去除率即可达99.8%;该催化剂具有优异的稳定性,5次重复使用时的RhB去除率仍可达90%以上;AgI和AgBr形成异质结,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了AgI-AgBr/硅藻土的光催化活性;空穴是光催化降解RhB过程中起主要作用的活性物种。     

CuWO4/WO3的制备及其对含油污泥的光催化氧化处理

采用焙烧法在WO₃载体表面原位生成CuWO₄，构建了CuWO₄/WO₃光催化剂。利用XRD、拉曼光谱、XPS、SEM和EDS等表征了样品的结构和形貌，表征结果显示，CuWO₄/WO₃催化剂为异质结结构。CuWO₄/WO₃光催化去除含油污泥COD实验结果表明，CuWO₄/WO₃的光催化活性较WO₃有明显提升，Cu与W的质量比为4%的CuWO₄/WO₃催化剂的光催化活性最高，其6 h内COD去除率为94.2%。CuWO₄/WO₃光催化去除含油污泥COD过程中，·OH和·O₂^-为主要活性物种。     

WO3/γ-Bi2MoO6异质结的制备及其光催化性能

采用微波溶剂热法—浸渍法制备了WO₃/γ-Bi₂MoO₆纳米异质结复合可见光催化剂（简称光催化剂）,用XRD、SEM、XPS和UV-Vis分光光度法对其进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了光催化剂的催化性能。表征结果显示：WO₃分散在γ-Bi₂MoO₆晶体表面,未进入晶格内部;与WO₃和γ-Bi₂MoO₆相比,WO₃/γ-Bi₂MoO₆在紫外和可见光区的吸收强度均有所提高,且对光的吸收发生了明显的红移,禁带宽度变窄;二者形成的p-n型异质结能及时有效地促进光生电子-空穴对的分离,提高催化活性。实验结果表明：WO₃/γ-Bi₂MoO₆的催化活性优于WO₃和γ-Bi₂MoO₆;在甲基橙溶液初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂WO₃（1.0%）/γ-Bi₂MoO₆加入量为1 g/L时,反应3 h时甲基橙的降解率最高（达97.48%）,甲基橙溶液中TOC的去除率也最高（为92.0%）。     

ZnO/α-Fe2O3复合材料对偶氮染料的降解

采用水热法制备了ZnO/α-Fe₂O₃复合光催化剂，并用XRD、SEM、UV-Vis和FTIR等多种手段进行了表征，考察了该催化剂对溶液中橙Ⅱ和甲基橙的光催化降解性能。表征结果显示，负载ZnO后，ZnO/α-Fe₂O₃催化剂的吸光范围变宽，禁带宽度变窄，催化活性增强。实验结果表明：在ZnO/α-Fe₂O₃中ZnO的质量分数为30%、ZnO/α-Fe₂O₃催化剂加入量为1.0 g/L、甲基橙或橙Ⅱ质量浓度为5 mg/L、暗反应时间为30 min、光反应时间为120 min的条件下，该催化剂对甲基橙和橙Ⅱ的催化降解效果最好，甲基橙和橙Ⅱ的去除率分别为62.2%和64.7%；该催化剂连续使用5次后，对甲基橙的去除率从62.2%缓慢下降到54.9%，表现出较好的稳定性和重复使用性能。     

超声-Fe2+-K2S2O8/NaHSO3体系降解罗丹明B

采用超声促进、Fe²⁺活化的K₂S₂O₈/NaHSO₃联合体系（US-Fe²⁺-K₂S₂O₈/NaHSO₃体系）降解罗丹明B（RhB）。考察了RhB模拟废水脱色效果的影响因素,并研究了不同处理方法的协同效应,推测了反应机理。实验结果表明：在反应温度25 ℃、初始pH 5.18、超声功率250 W、K₂S₂O₈溶液（4.91 mmol/L）加入量1.2 mL、NaHSO₃溶液（4.91 mmol/L）加入量1.2 mL、n（K₂S₂O₈）∶n（Fe²⁺）=10、反应时间7 min的条件下,RhB模拟废水（50 mL）的脱色率达到89.45%;超声与Fe²⁺-K₂S₂O₈/NaHSO₃体系对RhB的降解产生了协同效应,降解反应符合表观一级反应动力学,速率常数增强因子可达13.6。自由基猝灭实验结果表明,硫酸根自由基和羟基自由基是攻击RhB 分子的活性自由基,硫酸根自由基起主要作用。     

活性炭纤维负载TiO2催化剂的制备及其电催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了活性炭纤维负载TiO₂催化剂（TiO₂/ACF）,并通过SEM和XRD等手段对TiO₂/ACF进行了表征。以邻苯二甲酸二甲酯（DMP）为目标降解物,考察了催化材料的电催化活性。实验结果表明：在反应温度为25 ℃、初始DMP质量浓度为100.0 mg/L、电解质Na₂SO₄质量浓度为100 mg/L、电流密度为62.5 mA/cm²、电极板间距为4 cm的条件下,经过40 min的降解,DMP质量浓度为1.8 mg/L,DMP去除率为98.2%;TiO₂/ACF在反应过程中可以原位再生,经6次重复使用后仍保持很高的催化活性,对DMP的去除率仍达90%以上。     

α-Fe2O3/γ-Fe2O3/Cu2O的制备及其对橙黄G的催化降解性能

通过对常规CuFeO₂进行修饰,合成了复合催化剂α-Fe₂O₃/γ-Fe₂O₃/Cu₂O(CuFe-13),采用XRD、FTIR、SEM、VSM等技术进行了表征,考察了CuFe-13-过一硫酸盐(PMS)体系对橙黄G (OG)的催化降解性能,分析了催化剂加入量、PMS浓度和反应p H对OG降解性能的影响。实验结果表明：在Cu Fe-13加入量为0.20 g/L、PMS浓度为1.0 mmol/L、pH为7.0的条件下,CuFe-13-PMS体系的催化降解性能最佳,反应30 min后OG的去除率为100%,反应120 min后TOC的去除率为73.4%;在CuFe-13-PMS体系中,起主要作用的活性物种为¹O₂、SO₄^-·和·OH。     

氮掺杂碳负载Fe3O4活化过硫酸盐降解苯酚

以氮掺杂碳(NC)为前驱体，采用反向共沉淀法制备了Fe₃O₄/NC复合催化剂，通过SEM、TEM、FTIR等技术手段进行了表征，考察了该催化剂活化过二硫酸盐(PDS)降解苯酚的效果和影响因素。表征结果显示纳米Fe₃O₄成功负载至NC上。实验结果表明：Fe₃O₄/NC-PDS体系对苯酚具有良好的氧化降解效果，在苯酚溶液初始质量浓度20 mg/L、Fe₃O₄/NC加入量1.0 g/L、PDS加入量2.0 g/L、pH 7、反应温度25℃的条件下，反应120 min后，苯酚去除率达100%;Fe₃O₄/NC-PDS体系降解苯酚的途径包括自由基途径和非自由基途径两种方式，主要活性物种为¹O₂；在Fe₃O₄/NC-PDS降解苯酚过程中，苯酚的C—H键首先发生断裂，经过反位取代生成苯二酚，苯二酚...     

Cu-ZnIn2S4/Ti3C2高效光催化还原水中Cr(Ⅵ)

采用水热反应在超薄纳米片Ti₃C₂上原位生长Cu-Zn In₂S₄复合微球，合成出Cu-Zn In₂S₄/Ti₃C₂复合材料，并将其用于可见光下光催化还原水中Cr(Ⅵ)(50 mg/L)。表征结果显示：复合材料中的Cu主要以单质铜的形式存在，但含量较低；复合材料对可见光的吸收性能较Zn In₂S₄显著提升。实验结果表明：得益于Cu的掺杂提高了载流子密度和电荷传输效率以及其直接还原Cr(Ⅵ)的性能，光照60 min后Cu-Zn In₂S₄对Cr(Ⅵ)的去除率可达69.5%，高于Zn In₂S₄的44.3%；引入Ti₃C₂后，复合材料的强界面作用有效延长了光生载流子的寿命，使得光照60min后Cu-Zn In₂S_...     

磁性分子筛负载TiO2复合光催化剂的制备及性能

采用超声辅助水热法合成了磁性分子筛Fe₃O₄/SSZ-13,然后通过溶胶-凝胶法对其继续负载TiO₂制得复合光催化剂TiO₂-Fe₃O₄/SSZ-13。借助XRD,FTIR,SEM,TEM,VSM,UV-Vis,PL对其形貌、结构及性能进行了表征,并考察了其光催化性能。表征结果表明,Fe₃O₄的加入不会改变分子筛的原有结构,复合材料的光响应范围扩大,电荷分离效率提高。降解实验结果表明,光照40 min时活性艳红的去除率可达89.7%,光照60 min时活性艳红去除率可达最大（93.6%）,较TiO₂提高了5.7%。此外,这种材料还具有较强的磁性,饱和磁化强度为17.80 （A·m²）/kg,可通过外加磁场回收。     

O3-H2O2氧化法处理印染废水

采用O₃-H₂O₂氧化法对印染废水进行氧化处理,比较了O₃氧化法和O₃-H₂O₂氧化法对印染废水的处理效果,考察了初始废水pH、H₂O₂加入量、O₃流量和反应时间对废水的色度去除率和COD去除率的影响。实验结果表明：O₃-H₂O₂氧化法对废水的COD和色度的去除效果比O₃氧化法更好;在初始废水pH为11、H₂O₂加入量为13mmol/L、O₃流量为6g/h、反应时间为60min的最佳工艺条件下,处理后废水COD为61.50mg/L,COD去除率为95.73%,废水色度为5倍,色度去除率为99.75%,TOC为37.84mg/L,TOC去除率为85.10%,BOD₅为22.76mg/L,BOD₅去除率为90.20%,BOD₅/COD为0.37。     

UV-TiO2-PS光催化降解煤化工废水中含氮有机物

比较了由紫外光(UV)、TiO₂、H₂O₂、过硫酸盐(PS)组合而成的5种工艺对溶液中喹啉的光催化降解效果，分析了影响UV-TiO₂-PS降解喹啉的主要因素和降解机理，考察了该体系对吲哚和吡啶的降解效果。实验结果表明：相同条件下，5种体系对喹啉的去除效果依次为UV-TiO₂-PS>UV-TiO₂-H₂O₂>UV-PS>UV-H₂O₂>UV-TiO₂，氧化剂H₂O₂或PS与UV-TiO₂联用，能提高喹啉去除率；在喹啉溶液初始质量浓度20 mg/L、TiO₂加入量1.2 g/L、PS加入量0.012 mol/L、初始p H 6.5的最佳工艺条件下，光反应150 min，喹啉去除率为97.07%，光反应180 min,TOC去除率为72.32%...     

类氧化硅气凝胶吸附材料的制备及其吸附性能

以有机硅高沸物和Na₂SiO₃·9H₂O为原料,采用溶胶-凝胶法制备出疏水性的类氧化硅气凝胶吸附材料。采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外分析仪和比表面与空隙度分析仪对该吸附材料的结构进行表征。表征结果显示,该吸附材料呈海绵状多孔结构,比表面积为294.48 m²/g,孔径分布较宽（为2 ~140 nm）,平均孔径为8.95 nm。实验结果表明：采用该吸附材料常温下静态吸附处理质量浓度为10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液,在类氧化硅气凝胶吸附材料加入量50 g/L、静态吸附时间5 h的最佳静态吸附工艺条件下,RhB去除率为98.8%,吸附后RhB质量浓度为0.124 mg/L;采用该吸附材料常温下动态吸附处理质量浓度为15 mg/L的RhB溶液,吸附4 h后开始穿透,吸附7 h后完全穿透。穿透时间较长,表明该吸附材料具有较大的吸附容量。     

纳米TiO2-石墨烯光催化剂的水热合成及其光催化性能

以钛酸四正丁酯和石墨为原料,通过水热法制备了锐钛矿型为主的纳米TiO2复合光催化剂（纳米TiO2-石墨烯）,并采用XRD,FTIR,FESEM,TEM技术对其进行了表征。通过紫外光照射降解溶液中的罗丹明B（RhB）研究了TiO2-石墨烯的光催化活性,分析了初始罗丹明B质量浓度、催化剂加入量、溶液pH和催化剂使用次数等影响降解效果的因素。实验结果表明：在初始RhB质量浓度为20 mg/L、溶液pH为7.10、催化剂加入量为1.000 g/L的条件下,紫外光照射30 min时,纳米TiO2-石墨烯对RhB的降解率高达98.69%,明显高于纳米TiO2的44.69%;纳米TiO2-石墨烯稳定性较强,可多次重复使用。     

用Ti/SnO2-RuO2电极处理黑索金废水

利用刷涂法制备了Ti/SnO2-RuO2电极,并通过SEM、XRD等测试手段对其进行形貌及结构表征。利用该电极为阳极处理黑索金(RDX)废水,考察了电解质种类、电解质质量浓度、废水pH、电流密度以及电解时间等对RDX电催化氧化效果的影响。实验结果表明,当处理100 mL质量浓度为50 mg/L的RDX废水时,以Na2SO4为电解质、Na2SO4质量浓度为5.0 g/L、废水pH为7、电流密度为15 mA/cm2、电解时间为300 min的条件下,RDX去除率达到82.55%,COD去除率达到55.41%。     

水热处理温度对TiO2/Al2O3膜催化剂光催化性能的影响

采用阳极氧化—水热处理法制备了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂，研究了水热处理温度对该催化剂膜层TiO₂晶相转变和形貌特征的影响，并以甲基橙溶液为模拟染料废水，考察了TiO₂/Al₂O₃膜催化剂的光催化性能。表征结果显示：该催化剂的膜层具有规整的孔径分布；经水热处理后，该催化剂的比表面积明显增大，当处理温度高于300℃时，膜层出现结焦封孔现象。实验结果表明：采用TiO₂/Al₂O₃膜光催化降解甲基橙，在反应时间为120 min、反应温度为35℃、TiO₂/Al₂O₃用量为8.8 g/L、甲基橙溶液质量浓度为200 mg/L的条件下，甲基橙降解率为85.3%;TiO₂/Al₂O₃重复使用7次后，甲基橙降解率为74.2%，表现出良好的光催化性能。     

g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6复合光催化剂的制备及其光催化活性

通过水热合成法和液相沉积法制备g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6复合光催化剂,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸脱附、紫外-可见漫反射等技术对其进行表征。研究了可见光下g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6催化降解罗丹明B(Rh B)的影响因素,并对其光催化反应机理进行初步探讨。实验结果表明:g-C_3N_4掺杂量为60%(w)时g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6的光催化活性最高;在60%g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6的投加量为1.00 g/L、初始Rh B质量浓度为2.50 mg/L、可见光照射150 min的条件下,Rh B的降解率达到97.90%;在g-C_3N_4/C@Bi_2MoO_6光催化降解体系中,h~+和·O_2~-是主要活性物种。     

WO_3/Ag_3VO_4复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用超声辅助沉淀法—浸渍法制备了WO3/Ag3VO4复合光催化剂,对其进行了表征,考察了其在可见光条件下对罗丹明B的催化降解性能,并对催化机理进行了探讨。表征结果显示:WO3紧密包覆在Ag3VO4颗粒的表面,并未改变Ag3VO4的晶体结构;与Ag3VO4和WO3相比,WO3/Ag3VO4的吸收带边发生了红移。实验结果表明:w(WO3)为3.5%时,WO3/Ag3VO4对罗丹明B的可见光催化降解效果最好;在光催化剂加入量0.8 g/L、初始罗丹明B质量浓度10 mg/L的条件下,于室温下光照180 min时的罗丹明B去除率达95.76%,TOC去除率达96.5%;WO3与Ag3VO4在能带间的耦合作用下形成异质结结构,很好地抑制了光生电子-空穴对的复合。