Fe^3＋掺杂TiO2纳米膜的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂Fe^3＋的TiO2纳米膜,并用x射线衍射方法进行表征;探讨了金属离子铁离子掺杂对TiO2纳米膜光催化降解性能的影响;研究了TiO2纳米膜及掺杂改性的TiO2纳米膜对甲基兰的降解作用,同时还尝试不同掺杂的TiO2纳米膜的杀菌功能。实验结果表明通过掺杂Fe的TiO2纳米膜有优良的光催化降解性能。     

V~(5+)/TiO_2-SiO_2-GF复合光催化剂制备及降解甲醛的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2、TiO2-SiO2、V5+/TiO2-SiO2光催化剂,并分别负载于玻璃纤维布上,利用X射线衍射(XRD)和比表面及孔隙度(BET)分析技术对样品进行了表征。以甲醛的降解率来评价复合光催化剂的光催化活性。结果表明:玻璃纤维布预处理方式、TiO2与SiO2的复合配比、V的掺杂量、煅烧温度对纳米TiO2的光催化活性有影响。V5+/TiO2-SiO2复合光催化剂比表面积为143.74 m2/g,晶粒粒径为16.9 nm。     

CuO-WO3/TiO2催化剂制备方法对NH3-SCR脱硝性能的影响

分别采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备xCuO-yWO₃/TiO₂催化剂(x,y分别代表样品中ω(CuO)和ω(WO₃)),并在微型固定床反应器中对制备的xCuO-yWO₃/TiO₂催化剂进行选择性催化还原脱硝(NH₃-SCR)性能评价。结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的2CuO-6WO₃/TiO₂催化剂具有较好的脱硝性能,在250～350℃,NO_x转化率达到90%以上,相较于浸渍法制备的2CuO-6WO₃/TiO₂催化剂活性明显提高。并采用BET、XRD、H₂-TPR、NH₃-TPD和XPS等表征手段对制备的催化剂进一步表征分析,结果表明:通过溶胶-凝胶法制备2CuO-6WO₃/TiO₂催化剂的比表面积和表面化学吸附氧明显提高,且还原能力和酸性增强,对NH_3...     

二氧化钛颗粒的制备及其脱硫吸附性能

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在不同烧结温度(340℃,440℃,540℃,640℃)下制备了4种多孔TiO₂颗粒,X射线衍射法(XRD)测得4种样品的晶相均为锐钛矿型.低温77K氮气吸附法计算4种样品的比表面积为79～124m²/g,平均孔径56.8～254.8 A.电子扫描电镜分析了样品的表面结构为多孔高孔隙率结构在固定床中对4种样品进行动态脱硫试验,试验结果表明烧结温度在540℃时制备的样品品质较好,每g TiO₂颗粒可吸附38.9mg的SO₂.以SG 540样品为例,研究了固定床中吸附温度,气相中SO2的浓度以及气体流速对其脱硫吸附性能的影响.与活性炭、沸石物理吸附剂比较,TiO₂颗粒具有较高的脱硫吸附能力.FTIR红外光谱分析法,结合加热脱附试验的结果,得知TiO₂颗粒吸附剂脱硫的机理主要是物理吸附.     

水合氧化铝负载的磁性核/壳结构Fe3O4@SiO2纳米颗粒对水中磷的去除及再利用

在磁铁矿纳米颗粒表面包被硅壳后再包被水合氧化铝,制备了具备核壳结构的磁性纳米颗粒除磷吸附剂(磁性氧化铝),通过XRD、TEM、VSM、BET比表面积测定进行了表征.XRD和TEM结果显示了核壳结构的存在,其饱和磁化强度达56.00 emu·g~(-1),比表面积达47.27 m~2·g~(-1).Langmuir模型计算的磷最大吸附量为12.90 mg·g~(-1),且在25℃和50℃下均保持稳定,反应快速,40min磷去除率达96%以上.磁性纳米吸附剂对磷的吸附与pH关系密切,在p H为5~9时磷去除率达90%以上.采用实际污水实验,最佳投量为1.25 kg·t~(-1).吸附-脱附-再生实验结果表明,磷吸附率随循环次数增加稍有下降,吸附的磷可以通过1 mol·L~(-1)的NaOH脱附,脱附率为90%左右,且吸附剂可以进行再生,具有反复利用和回收磷资源的潜力.     

纳米复合GeO2/TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了一种新型的单分散椭球形微孔结构的纳米GeO2/TiO2复合光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-vis、FT-IR、TEM、BET等手段进行了表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC测定不同光照时间下催化剂对染料降解的情况,考察了催化剂的光催化活性结果表明,改进的Sol-gel法制得的复合光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、粒径小、粒径分布窄、分散性好;与适量GeO2复合后能够有效提高TiO2纳米粒子的光催化活性;复合光催化剂的最佳制备条件为GeO2摩尔含量为0.1%,煅烧温度为400℃,所制得的GeO2/TiO2光催化活性比纯TiO2有显著提高.     

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜及其光催化性能的研究

通过溶胶-凝胶法制得溶胶-凝胶溶液，采用浸渍-提拉法制备纳米二氧化钛薄膜，制得的薄膜在500℃热处理1h。用X-射线衍射仪测定TiO2的纳米薄膜的物相组成，经图峰鉴定证明TiO2为锐钛矿型。用扫描电镜观察薄膜的表面形貌，发现其表面均匀分布着颗粒直径为20nm左右的TiO2球形颗粒。用制得的薄膜对铬黑T水溶液和甲基橙水溶液进行光催化，实验结果表明，制得的二氧化钛薄膜有较高的光催化活性。     

以三元锂电池回收的末端废渣为原料制备的高效核壳结构催化剂性能及机理研究

随着新能源汽车的推广和普及,锂离子电池的装机量呈爆发式增长,随之而来的是大量锂电池的报废,亟待回收处理. 已有锂电池回收技术提取锂、镍、钴、锰等金属后仍残留有一定量过渡金属的末端废渣,若不加以处理处置直接丢弃到环境中会造成重金属的环境污染风险. 本研究提出一种以锂电池回收的末端废渣为原料,与三聚氰胺固体粉末混合后热解的方法,制备出具有核壳结构的高性能催化剂,用于催化过硫酸盐氧化剂氧化去除有机污染物,实现其高值化再利用. 结果表明:①新制备的催化剂具有明显的核壳结构,核为镍钴氮化物和锰氧化物,壳为厚度约5.7~13.1 nm的石墨化碳层. ②以单过硫酸盐(PMS)为氧化剂,对新制备催化剂(NCM1)的催化性能进行了测试,发现其可高效催化PMS降解苯甲酸、苯酚等一系列难降解有机污染物,当NCM1的投加量为0.03 g/L时,浓度为0.05 mmol/L的难降解有机物—2,4-二氯苯酚,在吸附后2 h内降解完全. NCM1/PMS降解体系受环境条件的影响较纯自由基体系小. ③循环试验的结果表明,该材料可实现多次循环利用且催化效率基本保持稳定. ④对降解完成后体系中的金属离子进行测定发现,新制备的催化剂在催化降解过程中,金属离子仅有微量溶出,而原始废渣则大量溶出金属离子,说明与三聚氰胺混合热解可有效固定废渣中的金属. ⑤经淬灭试验、D₂O替换和EPR测试等一系列试验,证明新催化剂催化单过硫酸盐降解有机污染物体系中硫酸根自由基和单线态氧均具有一定贡献,但还存在其他未被探明的机理. 研究显示,新制备的NCM1具有高PMS催化活性以及良好的稳定性和环境友好性,展现出巨大的应用潜力,对锂电池回收废渣的处理处置具有参考意义.      

Al_2O_3光催化降解染料性能研究

液相加热法制备了Al2O3作为光催化剂,研究了不同光源、光照时间、催化剂用量和溶液酸度等条件对常见有机染料光催化降解性能影响。结果表明,用太阳光作为光源照射3h,50mL染料溶液中加入Al2O3 30mg,溶液pH8～10,孔雀石绿,酚藏花红,甲基紫等染料脱色率达93%以上。将使用过的Al2O3经过简单处理,孔雀石绿溶液脱色率仍达到94.1%,催化性能稳定,可以重复利用。通过紫外可见光谱分析,表明染料分子在催化剂和光照条件下发生了降解。     

Fe~(3+)-TiO_2/AC光催化剂的制备及其光催化性能

以活性炭(AC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备了Fe3+离子掺杂的TiO2/活性炭(Fe3+-TiO2/AC)负载型光催化剂,通过SEM、XRD、UV-Vis等手段对光催化剂进行了表征。以125W高压汞灯作为光源,通过对罗丹明B的光降解反应,主要考察了温度对Fe3+-TiO2/AC复合体的光催化活性的影响。结果表明,温度在600℃条件下焙烧的Fe3(+0.15%)-TiO2/AC具有最好的光催化活性。     

壳-核结构Fe3O4/MnO2磁性吸附剂的制备、表征及铅吸附去除研究

采用共沉淀法制备了具有壳-核结构的磁性吸附剂Fe₃O₄/MnO₂,对其性质进行了系统表征,并对其铅吸附行为进行了初步研究.透射电镜(TEM)结果表明,Fe₃O₄/MnO₂为大小不规则的纳米级细小颗粒.X-射线衍射仪(XRD)表征结果表明,Fe₃O₄/MnO₂具有尖晶石的结构.振动样品磁强计(VSM)测得比饱和磁化强度为54.7 A·m²·kg^-1, 吸附剂磁性较强,易于磁分离;BET比表面积为76.5 m²·g^-1.吸附试验结果表明,Fe₃O₄/MnO₂对铅具有良好的去除效果(特别是在低平衡浓度情况下),最大吸附量为142.0 mg·g^-1(pH=5.0);Langmuir等温线能更好地拟合Fe₃O₄/MnO₂对溶液中铅的吸附(R²=0.852);吸附速率较快,在初始30 min内可达到平衡吸附量的80%,准二级动力学模型(R²=0.959)能较好地描述吸附过程;溶液pH对Fe₃O₄/MnO₂吸附铅的影响较为明显,随pH升高,吸附量增大,但离子强度变化对吸附影响不大.     

TiO_2/ACFs催化剂光催化降解染料废水活性研究

以活性炭纤维为载体,采用溶胶-凝胶法制备得到了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs),并且以亚甲基蓝为模型化合物模拟研究了活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)对染料废水的光催化活性。通过扫描电镜(SEM)、XRD等表征方法对活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂(TiO2/ACFs)的结构进行了研究。SEM表征显示,大部分二氧化钛以膜的形式均匀地包裹在活性炭纤维丝上,二氧化钛膜层的厚度大约为330 nm,还有一部分TiO2是以颗粒的形式负载在活性炭纤维上。FT-IR分析可知,ACF与TiO2之间有Ti—O—C键生成,说明TiO2与ACF结合牢固,TiO2不易脱落。通过对亚甲基蓝降解可知当煅烧温度为500℃时,TiO2/ACF的光催化性能最好,通过对比发现500℃煅烧制备的催化剂也具有最好的循环使用性能,经过4次循环后该催化剂对亚甲基蓝的去除率仍达到90.2%。     

漂珠为载体TiO_2/SiO_2膜的制备及性能研究

以漂珠为载体,探索采用液相沉积法制备TiO2/SiO2膜最佳条件。在自制的光催化反应器中,在相同的条件下,以酸性嫩黄和难处理的焦化废水为目标降解物,做了TiO2/SiO2和TiO2两种膜的光催化氧化对比试验。结果表明,与单一TiO2膜比较,以漂珠为载体,采用液相沉积法制备的TiO2/SiO2改性膜具有较高的光催化氧化性能。     

纳米TiO_2/SiO_2复合颗粒催化性能研究

为了提高纳米TiO2粒子的光催化性能和可回收性,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合颗粒。利用XRD与比表面积测试仪,考察了热处理温度对复合颗粒的比表面积和其中纳米TiO2的粒度与晶型的影响情况,发现纳米TiO2的锐钛矿型转变温度由常规的350℃升高到600～700℃。研究了不同热处理温度的复合颗粒、不同Ti/Si比及其添加量对其光催化性能的影响,发现700℃下热处理2h,Ti/Si比为1.5的复合颗粒对100mg/mL的甲基橙溶液的光催化性能最好,其最佳使用量仅约为1.5g/L。     

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。     

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。     

镍掺杂二氧化钛光催化剂的制备与光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂的二氧化钛,采用紫外可见分光光度计、傅里叶红外分光光度计、X衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对结果进行了表征。表征结果表明在550℃下煅烧的产物主要是锐钛型二氧化钛,镍的掺杂使得二氧化钛的紫外可见反射光谱明显红移,且镍掺杂二氧化钛的粒度减小,团聚程度下降。以活性艳蓝KN-R为模型降解目标物,通过比较镍掺杂二氧化钛、纯二氧化钛以及标准P25二氧化钛的光催化性能发现镍掺杂二氧化钛的光催化活性最好。当钛酸正丁酯/乙醇比为1:25;钛酸正丁酯/冰乙酸比为1:1;钛酸正丁酯/硝酸镍比为1 000:3;煅烧温度为550℃,煅烧时间为2 h时,镍掺杂二氧化钛的光催化效率最高,达到73.3%。     

γ-Fe_2O_3/膨胀石墨复合材料吸附废水中六价铬的应用研究

介绍了采用溶胶凝胶法合成新型的复合材料-磁性的γ-Fe_2O_3膨胀石墨(MEG)复合材料。通过采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X-光电子能谱仪(XPS)对该复合材料MEG进行了表征,结果表明MEG中γ一Fe_2O_3的粒径约为50nm,而且其中γ一Fe_2O_3和膨胀石墨通过C=O相互作用。复合材料MEG作为新型的六价铬吸附剂,通过吸附时间、初始溶液的pH值以及再生性对该吸附过程进行了考察。结果表明:在40 min内MEG吸附六价铬的过程基本达到平衡;在初始溶液的pH为3.5时,MEG对六价铬的最大吸附量可以达到16.4mg/g;而且该复合材料MEG重复使用3次后吸附效果基本没有下降。因此,复合材料MEG对于废水中六价铬的处理有选择性吸附作用,而且初始溶液的pH值对其吸附过程起着重要作用。     

Mn-Fe氧体/SiO_2/TiO_2磁载光催化剂的制备及性能

以化学共沉淀法制备Mn-Fe氧体,正硅酸乙酯为前躯体对其进行多次包覆SiO2,得到致密SiO2保护层的Mn-Fe氧体软磁性载体。采用溶胶-凝胶法在软磁性载体上负载TiO2光催化剂,得到Mn-Fe氧体/SiO2/TiO2纳米磁载性复合光催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)进行了表征;以甲醛为模拟污染物,评价了其光催化活性;以磁性回收装置测定了其回收率。结果表明,对TiO2进行晶化热处理时,磁载体中金属离子在TiO2有所渗透,且随着TiO2负载次数的增多,金属离子在TiO2中的含量逐渐降低,TiO2粒径逐渐增大;复合催化剂的比饱和磁化强度减小,矫顽力增大,其磁回收效率逐渐降低,光催化活性逐渐增强。当TiO2负载次数为10次时,该磁载催化剂的催化活性是纯TiO2的1.053倍,回收率为70.52%。该光催化剂既具有较高的光催化活性又具有高的回收性能。