B/Y~(3+)共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价

为了提高室内环境空气质量,本论文开展了光催化剂制备的研究。本论文采用溶胶-凝胶法制备B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料,以甲醛为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性,对不同掺杂对光催化活性的影响、光催化剂的稳定性进行了分析。B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料大大提高了催化剂的活性,对甲醛降解有较高的效率。     

纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的制备及表征研究

目的研究室温条件下纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3粒子的物相、显微组织及其光催化活性。方法采用钛酸丁酯为原料,通过酸催化的胶溶-沉淀法制备纳米TiO_2包覆微米Cr_2O_3复合粒子,利用SEM,XPS,XRD,Raman及紫外-可见漫反射光谱等手段对复合粒子进行表征。结果 XPS分析表明,微米Cr_2O_3粒子的表面存在C,O,Ti,Sn,Cr等元素。场发射扫描电镜观察表明,粒径大小为10~15 nm左右的TiO_2颗粒包覆在Cr_2O_3微粒表面,从而形成纳米/微米复合结构。Raman光谱结果显示,空载实验获得的TiO_2颗粒样品呈现锐钛矿型。UV-Vis光谱分析表明,负载Cr_2O_3微粒后使半导体的吸收峰值明显红移,在370,460,600 nm处出现了3个吸收峰,最大吸收波长达到750 nm左右。结论锐钛矿相TiO_2成功包覆在微米Cr_2O_3粒子表面,扩展了复合半导体的光响应范围,有望实现可见光催化活性。     

Fe~(3+)/TiO_2薄膜光催化降解UDMH废水的研究

研究Fe3+掺杂的TiO2薄膜对偏二甲肼废水光催化降解作用,考察了影响Fe3+掺杂的TiO2薄膜光催化降解偏二甲肼废水的效果的相关因素,结果表明最佳操作条件为:Fe3+掺杂TiO2薄膜的摩尔分数为0.5%,煅烧温度为500℃,煅烧时间为3h,催化降解反应时偏二甲肼废水为中性或弱碱性,催化降解温度为25℃。     

Co~(2+)掺杂和Co~(2+)-Ni~(2+)共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明:当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

金属离子掺杂TiO_2薄膜光催化去除气相中甲醛

采用溶胶-凝胶法在普通玻璃表面制备TiO2,Fe3+/TiO2,La3+/TiO2三种光催化剂,研究了煅烧温度、煅烧时间、涂膜层数、Fe3+和La3+加入量等因素对光催化剂降解气相甲醛的影响。结果表明,La3+/TiO2光催化性能略好于TiO2,Fe3+/TiO2光催化性能最佳。当掺Fe3+的TiO2催化剂煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,Fe:T(imol)=0.3%,涂覆层数为4层,光催化反应3h,实验封闭体系中甲醛的降解率可达49.24%。     

Fe_2O_3纳米粒子对土壤呼吸作用的影响研究

为了解Fe2O3纳米粒子对土壤有机碳分解矿化能力的影响,本研究采用室内培养实验,探讨了Fe2O3纳米粒子对土壤呼吸作用的影响。结果表明,在土壤中添加Fe2O3纳米粒子能够增强土壤呼吸作用,当Fe2O3纳米粒子加入量为10 g·kg-1时,土壤呼吸作用最强。本研究表明Fe2O3纳米粒子具有增强土壤有机碳分解矿化的作用。     

Fe~(3+)对铜绿微囊藻生长的影响

实验主要研究培养基中不同Fe3+浓度对铜绿微囊藻生长的影响。试验采用0,10,100,1000,10000,30000 nmol/L6个不同Fe3+浓度培养处理,对铜绿微囊藻的生物量,叶绿素a质量浓度,培养基中N、P的含量等分别进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同Fe3+浓度处理下铜绿微囊藻细胞的表面结构。结果显示,Fe3+浓度在0～1000 nmol/L范围内,铜绿微囊藻的生长受到抑制,而Fe3+浓度增加到30000 nmol/L时,在培养的前20天内促进了铜绿微囊藻细胞的生长,但随后生物量和叶绿素a的质量浓度突然下降。根据电子显微镜的照片分析,这个现象很可能是因为细胞死亡或自溶所致。试验的结果表明,介质中过高的Fe3+浓度可以加剧水环境的恶化。     

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。     

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。     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

玻璃膜载Fe3+/TiO2的制备及其光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了稳定的涂膜Fe3+/TiO2溶胶,通过浸渍-提拉法分别制备了Fe3+/TiO2玻璃负载薄膜,讨论了分散剂加入量、提拉速度对成膜质量的影响,并对所制薄膜进行了结构分析,通过降解4-氟苯甲酸溶液初步研究了其光催化活性。     

稀土铒掺杂TiO_2光催化剂的吸附和光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法成功的制备了一系列Er3+掺杂的TiO2光催化剂,并通过XRD、DRS对催化剂进行了表征,结果表明所制催化剂为锐钛矿型,Er3+的掺杂有利于抑制晶粒生长,提高晶体的热稳定性。紫外-可见吸收(DRS)光谱证实,Er3+的掺杂增强了催化剂在可见光区域的吸收能力。吸附实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了橙黄I在TiO2催化剂表面的吸附能力,随掺杂量增加,吸附增强。活性实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了TiO2的光催化活性,最佳掺杂量为1.5%。     

外源稀土Ce3+对凤眼莲钙相关光合作用的影响

以造成水体污染的主要水生生物之一的凤眼莲为研究对象,探究外源稀土Ce3+对凤眼莲钙相关光合作用的影响.相比于对照组,营养液中缺钙但添加外源稀土Ce3+的条件下,凤眼莲叶绿素含量减少8.31%、叶绿体荧光产额分别减少6.14%(440nm)和3.82%(480nm)、类囊体膜上Mg2+-ATP酶和Ca2+-ATP酶分别减少1.93%和5.05%,蛋白质含量减少3.94%;但较缺钙的营养液处理组相应指标分别增加了9.89%、15.21%和3.05%、8.08%和10.26%、10.16%.添加Ce3+的营养液处理组的凤眼莲钙相关光合作用指标同样显著提高.结果表明,Ce3+有类似于Ca2+的特性,适量的Ce3+可以补偿替代钙,对植物光合作用有促进效果,增加植物生物量,促进凤眼莲型水生植物的生长,对水体富营养化进程的发展起正催化作用.     

ZrO2掺杂对La2Ce2O7力学和热物理性能 影响的研究

目的提高La_2Ce_2O_7(LC)陶瓷材料的断裂韧性。方法采用固相反应方法合成Y_2O_3稳定ZrO_2(YSZ)掺杂的La_2Ce_2O_7(LC)陶瓷材料(LCZ),研究LCZ块材的弹性模量、断裂韧性等力学性能,以及热膨胀系数、热传导率等热物理性能。结果 10%YSZ摩尔分数掺杂的LCZ块材的断裂韧性约为1.4 MPa·m1/2,比LC提高了近10%。YSZ掺杂有效地抑制了LC在200～400℃温度区间热膨胀系数下降的现象。在200～1200℃温度范围内,LCZ块材的热膨胀系数为10×10-6～12×10-6K-1,在1200℃的热导率约为0.75W/(m·K),比YSZ降低了50%以上,显示了优异的隔热性能。结论 YSZ的掺杂使LC中部分Zr4+取代了La3+,降低了晶格中的O空位浓度,原子的横向剪切运动被削弱,有效地抑制了LC在200～400℃温度区间热膨胀系数下降的现象。由于t-ZrO_2→m-ZrO_2的相变对微裂纹的愈合作用,10%YSZ掺杂使LC块材的断裂韧性得到有效提高。     

Zn2+及Fe3+对嗜淀粉乳杆菌开放式发酵产乳酸的影响

研究了在餐厨垃圾中接种嗜淀粉乳杆菌进行开放式乳酸发酵(即发酵原料不灭菌)的可行性,探讨了添加Fe3+、Zn2+的发酵体系中相关酶活与代谢产物的关系.结果表明,开放式发酵体系的乳酸产量高于非开放式发酵体系.加Fe3+体系的乳酸脱氢酶活性较高,导致乳酸产量增加(最高达29.5g/L),比未添加微量元素的对照体系增加了24.2%;而加Zn2+体系的乙醇脱氢酶(ADH)活性较高,导致副产物乙醇产量的增加,从而使乳酸产量低于对照体系;添加不同微量元素时嗜淀粉乳杆菌对底物中淀粉的利用率由高到低的顺序为:加Fe3+体系(65.7%) > 对照体系 (38.5%)>Zn2+体系(28.1%).此外,在嗜淀粉乳酸菌的发酵体系中,蔗糖和麦芽糖比乳糖容易降解成葡萄糖,果糖,最终被乳酸菌利用.     

基于纳米TiO2添加的新型航空涂料性能研究

目的解决纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,同时实现增强涂层防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。方法以氯醚树脂为航空涂料的主要成膜物质,以经氟硅烷改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒为主要吸光剂和疏水剂,配合其他合适填料和颜料制备一种新型航空涂料,通过拉拔法、硬度测试法、电化学极化曲线法、接触角测试法和人工紫外加速老化等测试手段分别对涂层的力学性能、电化学性能、疏水性能和耐紫外老化性能进行研究。结果改性后的金红石型纳米TiO_2颗粒的分散性及与氯醚树脂的相容性得到改善。当添加量为2%~3%时,涂层腐蚀防护性能、表面疏水性、耐紫外老化性能达到最佳,附着力、硬度等力学性能达到航空涂料的基本使用要求。结论该涂料有效地解决了纳米TiO_2在涂料中的团聚问题,提高了涂层的防腐蚀、疏水性能和耐紫外老化性能。     

Fe~(3+)/TiO_2负载膨胀珍珠岩降解水和土壤中苯酚的研究

以膨胀珍珠岩(EP)作为载体,采用溶胶凝胶法对其进行Ti O_2、Fe3+-Ti O_2溶胶负载,制备出Ti O_2、Fe3+-Ti O_2表面修饰的膨胀珍珠岩材料(TEP、FTEP),通过SEM、TEM、XRD和FI-IR对其进行表征,实验室条件下模拟研究了EP、TEP、FTEP对水和土壤中苯酚的吸附降解效果。结果表明,450℃光催化材料为锐钛矿型,Fe3+掺杂有效提高了光催化性。本实验条件中,当达到最佳投加量时,水和土壤中的EP、FTEP、TEP对苯酚的降解率分别为23.40%、100%、100%和17.81%、66.75%、69.01%;在最适光照时间下,水和土壤中的EP、FTEP、TEP对苯酚的降解率依次为22.14%、100%、100%和17.64%、66.15%、67.51%。在实验浓度范围内,该光催化反应符合一级反应动力学方程。