高度有序的TiO2纳米管阵列光催化性能研究

采用恒压阳极氧化法在纯钛箔表面制备TiO2纳米管阵列,利用SEM和XRD对其进行了形貌和晶型的分析和表征,并通过TiO2纳米管阵列膜对甲基橙光催化降解,探讨光照时间、甲基橙溶液的初始浓度、溶液的初始pH值和H2O2加入浓度等因素对甲基橙的脱色率影响.结果表明,H2O2加入浓度为50mg·L-1,紫外光照射2h,溶液为中性时,在30 mg·L-1的甲基橙溶液(50mL)中,甲基橙溶液的脱色率达到100%.当H2O2加入浓度进一步增大到100 mg·L-1时,光催化的效率进一步提高,紫外光照射1h,甲基橙溶液的脱色率就已经达到了100%,并未出现抑制光催化的现象.同时还研究了TiO2纳米管阵列电极的稳定性.实验结果表明,随着TiO2纳米管阵列使用次数的增加,其光催化效果略有所下降.     

基于绿色合成法的纳米铁/活性碳复合材料对甲基橙的降解动力学研究

为了综合处理废水中的甲基橙,以绿茶萃取液为还原剂、活性炭为载体,采用液相还原法绿色合成了纳米铁/活性炭复合材料,研究了活性炭投放量、甲基橙溶液的初始浓度、溶液初始p H值及反应时间对甲基橙去除率的影响,探讨了不同影响因素下甲基橙的降解动力学。结果表明:甲基橙的降解反应近似符合一级反应动力学,反应速率常数为0.0047~0.0158 L/(mol·min)。在纳米铁/活性炭复合材料去除甲基橙的过程中,通过纳米铁的还原和活性炭的吸附共同作用,其中纳米铁对甲基橙的降解起主要作用。     

负载型纳米Fe与负载型纳米Fe-Ni降解甲基橙的对比研究

以阳离子交换树脂为载体,合成了负载型纳米Fe和负载型纳米Fe-Ni双金属材料,并采用扫描电子显微镜和能谱分析对该材料进行表征,考察了m(FeSO4):m(树脂)、负载纳米材料加入量、溶液pH等因素对甲基橙降解率的影响.结果表明,两种负载纳米材料对0.05 g·L-1甲基橙均有较好的降解效果,甲基橙的降解率随负载纳米材料加入量的增加而增加;纳米双金属材料中Ni含量的增加有利于甲基橙的降解.在pH =4酸性条件下降解效果最佳.在优化的降解反应条件下,对比研究了负载型纳米Fe和负载型纳米Fe-Ni对甲基橙的降解效果.结果表明,负载型纳米Fe-Ni对甲基橙的降解效果要优于负载型纳米Fe.制备的材料在多次使用后经活化,仍有良好的催化稳定性.     

ZnO包覆Al_2O_3的制备表征及光催化性能研究

采用化学沉积法制备了ZnO包覆Al2O3光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)进行了表征。在自制的光化学反应器中,以中压汞灯作光源,一定浓度的甲基橙为光催化反应模型化合物,研究了光催化剂的活性。考察了甲基橙初始浓度、催化剂加投量、pH值、温度、光照强度、反应液体积等因素对脱色率的影响。实验结果表明,ZnO包覆Al2O3复合光催化剂具有较高的光催化活性。在250W中压汞灯下光照3h,0.10g复合光催化剂能使200mL,10mg/L甲基橙溶液的脱色率达到92.21%。     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

废催化剂再生后对甲基橙的吸附动力学研究

废催化剂为生产醋酸乙烯过程中产生的废弃物,经过热处理直接得到ZnO／活性炭。以ZnO／活性炭为吸附剂,进行了吸附水溶液中甲基橙（MO）实验,在优化条件下,实验浓度范围内甲基橙溶液的吸附去除率均高于97％,表明ZnO／活性炭适于吸附甲基橙。采用准二级动力学模型和粒子内扩散模型研究ZnO／活性炭对水溶液中甲基橙的吸附动力学,并计算得到动力学参数和相关系数。结果表明,两种模型较好地描述了实验数据,其吸附过程的速率控制步骤为膜扩散控制,并随溶液初始浓度的增加准二级速率常数降低,面内扩散速率常数增加。     

Bi2MoO6/纳米棒ZnO异质结对MB的可见光-压电协同降解性能研究

采用水热法合成了一系列不同负载率的Bi₂MoO₆/纳米棒ZnO复合光催化剂.通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS、UV-Vis、EPR和PL等分析技术对合成的样品进行表征.在光/超声波条件下,以亚甲基蓝（MB）为目标降解物评价其压电-光催化性能.结果表明：Bi₂MoO₆/ZnO纳米棒（BZ-0.6）的降解速率常数约为ZnO传统光催化的9.25倍,其性能提升的主要原因在于ZnO的压电效应与Bi₂MoO₆/ZnO界面形成的异质结的耦合,有效地促进了电子和空穴的分离和转移.此外,同实验条件下,循环利用5次后Bi₂MoO₆/ZnO复合光催化剂降解率仍保持良好的稳定性.     

La/Fe共掺杂TiO2纳米管阵列光催化降解制糖废水

利用阳极氧化法在0.5％(质量分数)HF电解液中20V电压下,对抛光处理过的钛片进行阳极氧化20 min,制得有序的TiO2纳米管阵列.同时,以甲基橙为目标降解物,20 W紫外灯(λ=253.7 nm)为光源,探讨了制备La/Fe掺杂TiO2纳米管阵列的最优工艺条件,并利用SEM、XRD对La/Fe掺杂前后TiO2纳米...     

以一种黏土矿物材料为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解

为实现以甲基橙为代表的偶氮类染料的高效降解,采用一种黏土矿物材料——Quantum Energy? Radiating Material（下称QE）为催化剂,系统分析了其在非均相类芬顿反应中的催化剂协同静态吸附作用,并考察了不同因素对甲基橙去除效果的影响,同时基于降解过程中Fe2+和总Fe析出量（以ρ计）、·OH等的变化过程,探讨了QE降解甲基橙的作用机制.结果表明,QE对甲基橙具有良好的吸附作用,同时,其作为非均相类芬顿催化剂对甲基橙的降解受到pH、温度、c（H₂O₂）、催化剂投加量等因素的影响.优化后的降解条件:初始ρ（甲基橙）为50 mg/L、QE投加量为5 g/L、c（H₂O₂）为100 mmol/L、pH为2、温度为60℃,在该条件下反应40 min后,甲基橙的去除率可达到99%.以叔丁醇作为·OH淬灭剂,随着c（叔丁醇）的增高,反应体系中甲基橙的去除率随之下降,说明·OH在该体系甲基橙降解中起重要作用;对在反应过程中Fe2+和总Fe析出量的监测数据表明,体系中QE对甲基橙的降解为均相芬顿反应、非均相芬顿反应和吸附作用协同作用的结果.研究显示,以QE为催化剂,通过吸附协同催化氧化作用可以有效处理含甲基橙的染料废水.      

负载型三维粒子电极降解甲基橙模拟废水研究

采用负载型活性炭为填充电极的三维电极法处理甲基橙模拟废水,研究了不同粒子电极的处理效果,考察了影响模拟废水中色度与COD去除率的因素,探讨了甲基橙降解的反应动力学,并运用紫外-可见吸收光谱初步研究了甲基橙的降解机理.结果表明,负载锰的氧化物的粒子电极处理效果最好,降解3h后,色度与COD去除率分别达95%与80%;通过单因素实验确定的最佳实验条件:槽电压12V,初始pH值为3,辅助电解质浓度0.05mol/L.反应动力学分析显示,甲基橙降解反应表现为一级反应动力学.紫外-可见吸收光谱分析结果表明,以负载型活性炭为粒子电极的三维电极法对模拟废水中的色度与COD具有很好的降解效果.     

混晶纳米TiO_2薄膜光催化降解亚甲基蓝

以钛酸四丁酯为原料采用浸渍提拉法在普通瓷片表面制备TiO2混晶薄膜,用XRD对薄膜进行表征,选用亚甲基蓝催化降解考察TiO2混晶薄膜的催化能力,探讨了紫外光光照强度、亚甲基蓝初始浓度和pH对光催化降解的影响。结果表明:600℃煅烧4h可制备金红石为13.2%的混晶薄膜,平均粒径为22nm;初始浓度在0.313～0.937mg/L,催化反应符合一级动力学方程,半衰期随初始浓度的增加而减小;在光照强度为40W和pH为13时降解率为45.6%,并可多次重复使用。     

Photocatalytic degradation of methyl orange over ITO/CdS/ZnO interface composite films

ITO/CdS/ZnO interface composite films were successfully prepared by subsequent electrodeposition of CdS and ZnO onto indium tin oxide (ITO) glass substrates. The obtained ITO/CdS/ZnO composite films were characterized with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and UV-Vis spectroscopy. The photocatalytic activity of ITO/CdS/ZnO composite films were investigated using methyl orange (MO) as a model organic compound under UV light irradiation. The influence of operating parameters on MO degradation including initial concentration of MO, pH value of solution, and inorganic anion species over the composite films were examined. A blue shift of absorption threshold was observed for the ITO/CdS/ZnO film in comparison with ITO/ZnO film. ITO/CdS/ZnO composite films prepared under specific conditions showed a higher photocatalytic activity than that of ITO/ZnO films. It was also found that the photocatalytic degradation of MO on the composite filing followed pseudo-first order kinetics.     

Co3O4纳米棒的制备及其对气相甲苯的催化氧化

采用低温水热法制备棒状纳米结构的Co3O4,通过加入少量的表面活性剂（聚乙烯吡咯烷酮简称PVP）,在95℃下低温反应,并调控制备过程的老化时间、溶液的pH这2个因素合成了棒状Co3O4纳米结构.X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）表明制得的是呈立方晶体的Co3O4纳米棒,氢气程序升温还原（H2-TPR）、N2吸附脱附等表征手段表明老化时间和pH会影响Co3 O4纳米棒的尺寸、孔隙结构,进而影响其比表面积大小.采用气相甲苯作为目标物,运用气相色谱（GC）对Co3 O4的催化性能进行研究.结果表明在该实验中,调控老化时间和pH制得的Co3O4纳米棒只影响其低温降解效果,在温度低于260℃,活性最好的是pH=9,老化时间为12 h的催化剂;当温度高于260℃后,其降解曲线基本一致.     

Photocatalytic degradation of methyl orange using ZnO/TiO2 composites

ZnO/TiO₂ composites were synthesized by using the solvothermal method and ultrasonic precipitation followed by heat treatment in order to investigate their photocatalytic degradation of methyl orange (MO) in aqueous suspension under UV irradiation. The composition and surface structure of the catalyst were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The degradation efficiencies of MO at various pH values were obtained. The highest degradation efficiencies were obtained before 30 min and after 60 min at pH 11.0 and pH 2.0, respectively. A sample analysis was conducted using liquid chromatography coupled with electrospray ionization ion-trap mass spectrometry. Six intermediates were found during the photocatalytic degradation process of quinonoid MO. The degradation pathway of quinonoid MO was also proposed.     

Fe(Ⅲ)-OH配合物同时引发水中Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化

在250 W照明金属卤化物灯(λ≥313 nm)照射下,Fe(Ⅲ)-OH配合物能同时引发水中Cr(Ⅵ)的光还原和偶氮染料甲基橙的光氧化,并且同时Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化效率都较Fe(Ⅲ)-OH配合物单独作用下的效率有明显提高.在c(Fe(Ⅲ)),c(Cr(Ⅵ))和c(甲基橙)为25～200 μmol/L时,pH=3.0是最佳值;c(Fe(Ⅲ))的增加同时有利于Cr(Ⅵ)光还原和甲基橙光氧化;c(Cr(Ⅵ))为25 μmol/L时,其自身光还原的初始速率最大,甲基橙光氧化反应初始速率则随c(Cr(Ⅵ))和c(甲基橙)的增大而减小.      

Preparation and characterization of visible-light-active nitrogen-doped TiO2 photocatalyst

A visible-light photocatalyst was prepared by calcination of the hydrolysis product of Ti(SO4)2 with ammonia as precipitator. The color of this photocatalyst was vivid yellow. It could absorb light under 550 nm wavelength. The crystal structure of anatase was characterized by XRD. The structure analysis result of X-ray fluorescence(XRF) shows that doped-nitrogen was presented in the sample. The photocatalytic activities were evaluated using methyl orange and phenol as model pollutants. The photocatalytic activities of samples were increasing gradually with calcination temperature from 400℃ to 700℃ under UV irradiation. It can be seen that the degradation of methyl orange follows zero-order kinetics. However, the calcination temperatures have no significant influence on the degradation of phenol under sunlight. The N-doped catalyst shows higher activity than the bare one under solar irradiation.     

糠醛渣对水中甲基橙的吸附性能

为了探究糠醛生产中的废料糠醛渣对水体中甲基橙的吸附性能和吸附机制,利用FT-IR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）对糠醛渣的结构特性进行表征,浅析糠醛渣对甲基橙的吸附机制;通过模拟试验,考察了吸附剂用量、pH、吸附时间和温度等因素对糠醛渣吸附甲基橙过程的影响;采用吸附动力学模型和吸附等温模型,进一步探讨了糖醛渣吸附机制.结果表明:①糠醛渣结构疏松多孔,表面具有丰富的官能团,有利于吸附.②糠醛渣能高效吸附水中甲基橙,在温度为293 K、pH为4~9、吸附剂用量为0.2 g时,糠醛渣对400 mg/L的甲基橙吸附效果最好;吸附过程在60 min左右达到平衡,并且较好地符合准二级动力学模型（R2=0.999 9）;吸附量随温度的升高而减少,表明该吸附过程为放热过程;在293 K时最大理论吸附量为54.35 mg/g,吸附数据更符合Langmuir吸附等温模型（R2=0.993 3）,表明糠醛渣对甲基橙的吸附主要为单层吸附.③糠醛渣可再生重复利用,吸附甲基橙后的糠醛渣用0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行解吸再生试验,第5次使用时对甲基橙仍然具有较好的吸附效果.研究显示,糠醛渣在室温条件下、较宽的pH范围内能快速高效地吸附水中的甲基橙,并且重复利用性好,是一种在偶氮染料废水处理中具有发展前景的廉价、可再生生物质吸附材料.