纳米级TiO2光催化氧化机理及其在污染治理中的应用

纳米级TiO2因其活性高、稳定性好而在污染物治理领域被广泛用做光催化剂.通过纳米TiO2半导体的光催化效应,在材料内部由吸收光激发电子,产生电子-空穴对,即光生载流子,并迅速迁移到材料表面,激活材料表面吸附氧和水分,产生活性羟基自由基(·OH)和超氧阴离子自由基(·O2-),从而转化为一种具有安全化学能的活性物质,起到矿化降解环境污染物和抑菌杀菌的作用.主要阐述了TiO2的光催化机理,论述了TiO2光催化剂在有机废水和VOCs处理等方面的应用.提出了TiO2光催化氧化同时脱硫脱氮技术研究的设想.     

烟气组分对低温等离子体协同TiO_2光催化工艺氧化Hg~0的影响

采用介质阻挡放电低温等离子体协同TiO2光催化工艺氧化烟气中Hg0,考察了烟气组分对氧化效果的影响。实验结果表明:低温等离子体放电会产生大量近紫外光;在6 k V电压下,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时N2/Hg0氛围下Hg0的氧化率达86%,显著高于单一等离子体时的30%;O2和H2O产生的活性粒子会使Hg0氧化率进一步提高,在5 k V电压下,N2/Hg0氛围中添加5%(φ)O2或5%(φ)H2O,低温等离子体协同TiO2光催化工艺时可分别获得96%和94%的氧化率;NO与Hg0的竞争关系会导致作用于Hg0的活性粒子减少,抑制低温等离子体对Hg0的氧化,而在低温等离子体协同TiO2光催化时,抑制作用减弱;在复杂烟气氛围下,低温等离子体协同TiO2光催化对Hg0仍保持了较高的氧化率,3次重复实验的Hg0氧化率均接近92%。     

TiO2-xNx光催化氧化苯甲酸的研究

采用悬浮态光催化反应体系,以氙灯为光源,自制纳米TiO2-xNx为催化剂,考察了苯甲酸光催化氧化过程中TiO2-xNx质量浓度、反应体系初始pH和苯甲酸初始质量浓度对苯甲酸溶液中TOC去除率的影响。实验结果表明：最佳催化剂质量浓度为0．30g／L;TiO2-xNx的等电点为pH=5．3,在酸性条件下（pH=2．0）更有利于苯甲酸在催化剂表面的吸附,以及光生电子与O2反应生成·OH的进行;随苯甲酸初始质量浓度增加,TOC去除率降低,反应速率也相应地降低。TiO2-xNx比P25型TiO2表现出更强的浓度适应能力。     

TiO2-Bi2O3纳米粒子气相光催化降解对二甲苯

采用沉淀法制备了TiO2-Bi2O3纳米粒子,并对其进行结构表征.以制得的TiO2-Bi2O3为光催化剂,以对二甲苯为目标污染物,研究了对二甲苯气相光催化氧化降解的影响因素.实验结果表明:经750 ℃焙烧的光催化剂对对二甲苯的催化效果最好;随氧气加入量的增加,对二甲苯的降解率增大;少量水蒸气的加入,可增大对对二甲苯降解率;采用L-H动力学模型得到对二甲苯光催化降解的反应速率常数和吸附常数分别为0.089 5 μmol/(L· min)和0.000785 L/μmol.     

PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂的制备、表征及其可见光催化性能

采用原位氧化聚合法制备了PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂,采用XRD、SEM、PL和UV-Vis DRS等技术对其进行了表征,并将其用于罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解。表征结果显示:聚苯胺(PANI)包覆于Bi_2MoO_6微球表面,促进了光生载流子的迁移,抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了催化剂的可见光响应范围。实验结果表明:PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂具有较高的可见光催化活性和良好的稳定性,当w(PANI)为36%、光照90 min时Rh B去除率达90.4%,明显优于纯Bi_2MoO_6;该体系中,空穴和·O2-在污染物的降解过程中起主要作用;PANI和Bi_2MoO_6之间形成了异质结结构,使光生电子-空穴对有效分离。     

Fe2O3-TiO2负载型光催化剂的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了负载于玻璃的Fe2O3-TiO2复合光催化剂,并用染料酸性媒介红B的光催化降解反应对所得负载型光催化剂进行活性评价.试验表明,Fe2O3摩尔分数为 3.9%,涂覆4层,在500℃煅烧2 h的Fe2O3-TiO2复合光催化剂活性最高,反应1h后的降解率是使用纯TiO2的3倍多.所制光催化剂负载牢固,长时间使用活性没有降低.试验还发现,乙酰丙酮的加入可以抑制含Fe溶胶的聚沉.     

还原氧化石墨烯-TiO_2纳米管复合光催化剂的制备及其对CO_2的光催化还原性能

以石墨粉和纳米TiO2为原料,采用水热法合成了还原氧化石墨烯(RGO)-TiO2纳米管复合光催化剂。运用XRD,TEM,FTIR和UV-Vis DRS技术对该复合光催化剂进行了表征,并考察了其在模拟太阳光下催化还原CO2的活性。表征结果显示:尺寸均一的TiO2纳米管均匀生长在RGO片层表面;RGO的引入拓宽了TiO2纳米管的光响应范围。实验结果表明:TiO2纳米管与适量RGO复合后,光催化还原CO2的活性明显增强;在GO加入量(水热合成时GO质量占GO与TiO2总质量的百分比,GO质量以氧化石墨计)为5%、光催化剂加入量为1.5 g/L的最佳条件下,光催化剂的催化活性是复合前的4倍;RGO-TiO2纳米管复合光催化剂具有良好的重复使用性能。     

用光催化剂氧化空气中的苯

以 Pt/ Ti O为光催化剂 ,在室温 (相对湿度为6 5%)下 ,将空气中的苯进行光氧化反应。使用 1 %的 Pt/ Ti O光催化剂 ,可将空气中的苯完全氧化成CO2 。随着载体 Pt量的增加 ,CO2 选择率提高 ,而CO选择率则下降 ,这说明 COx生成活性几乎不发生变化。用光催化剂氧化空气中的苯@张济宇     

WO_3/γ-Bi_2MoO_6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-Bi2Mo O6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-Bi2Mo O6晶体表面,未进入晶格内部;与WO3和γ-Bi2Mo O6相比,WO3/γ-Bi2Mo O6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-Bi2Mo O6的催化活性优于WO3和γ-Bi2Mo O6;在甲基橙溶液初始质量浓度为10 mg/L、光催化剂WO3(1.0%)/γ-Bi2Mo O6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%)。     

二氧化钛对活性艳红X-3B的光催化降解研究

以TiO2作为光催化剂,研究了TiO2对活性艳红X-3B的光催化氧化降解行为。结果表明,以锐钛矿为主的混晶型Ti02的催化活性最好;X-3B的光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood动力学模式,并求出其动力学参数女(表观反应速率常数)为0．5921,KA(吸附平衡常数)为0．1725;温度对X-3B的降解影响很小,其活化能仅为6．04kJ／mol;溶液中盐度的增加会不断降低TiO2对X-3B的光催化降解速率。     

预氧化聚丙烯腈/g-C3N4光催化降解罗丹明B

以聚丙烯腈(PAN)和g-C_3N_4为原料,采用超声波辅助分散的溶液浸渍法及煅烧法制备了具有共轭结构的预氧化聚丙烯腈/g-C_3N_4复合光催化剂(CPAN/g-C_3N_4),采用XRD、SEM、FTIR、UV-Vis DRS、EIS等技术对光催化剂进行了表征,考察了CPAN/g-C_3N_4对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解性能。结果表明:CPAN与g-C_3N_4具有良好的协同作用,使g-C_3N_4片状结构堆叠体颗粒显著减小,明显增强了光催化剂在全部光谱范围内的光吸收,有效提高了光生电子-空穴分离效率;在PAN与g-C_3N_4质量比为1∶200、煅烧温度250 ℃、煅烧时间1 h条件下所制备的CPAN/g-C_3N_4光催化活性最高,且具有良好的光催化活性稳定性。超氧自由基和光生空穴为CPAN/g-C_3N_4复合光催化剂光降解罗丹明B的主要活性物种。     

值得推广的消毒净化剂——光触媒

光触媒是一种应用面很广的消毒、杀菌剂，是以纳米TiO2为主、外加添加剂的溶液。其消毒原理是：TiO2纳米粒子在一定波长的紫外线照射下，内部电子被激发形成活性氧类的超氧化物的羟基原子团，具有很强的氧化功能，可以破坏细胞膜，使细胞质流失，凝固病毒的蛋白质，抑制病毒的活性，并捕捉、杀除空气中的浮游细菌，能够将空气中各种有毒     

氧化钆掺杂二氧化钛催化超声降解甲基橙的研究

用实验室合成的Gd2O3掺杂TiO2为催化剂,以甲基橙超声降解反应为模型,研究了各种因素对Gd2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的影响。研究结果表明,Gd2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的效果明显优于非掺杂的锐钛矿型TiO2的情况;在甲基橙溶液pH1．0～3．0、甲基橙质量浓度20mg／L、溶液用量100mL、催化剂用量0．5～1．0g／L的条件下,用输出功率1．0W／cm^2和频率25kHz的超声波照射60min,甲基橙降解率可达98．6％,COD去除率可达99．0％。     

掺杂过渡金属离子的纳米二氧化钛光催化氧化对氯苯酚的研究

以掺杂过渡金属离子Fe^ 的纳米Ti02为光催化剂，以高压汞灯为光源，研究了对氯苯酚在水悬浮溶液中的降解，考察了对氯苯酚的初始浓度、气相氧浓度、催化剂投加量、光强对对氯苯酚光解速率的影响。通过试验发现，光强、气相氧浓度以及催化剂投加量是影响光催化氧化反应的关键因素。采用掺杂过渡金属粒子Fe^3 的纳米TiO2为光催化剂比采用纯纳米TiO2为光催化剂对氯苯酚降解率提高了近1．4倍。     

NH3选择性还原NOx催化剂的制备及性能评价

以堇青石蜂窝陶瓷为载体,采用TiO2浆液涂覆载体,再负载活性组分V和W,制备了NH3选择性还原NOx催化剂,研究了TiO2涂层的制备工艺条件,并对催化剂的活性及稳定性进行了评价.实验结果表明,制备TiO2涂层的最佳工艺条件为:TiO2浆液中铝溶胶质量分数12％,浆液pH 1.91,浆液固含量(TiO2与铝溶胶中Al2O...     

燃料分级燃烧最佳风煤配比的数值模拟

运用Fluent软件对某电厂1160t／h锅炉的燃烧过程和NOx生成特性进行数值模拟。通过调节风煤配比来改变燃烧区域风粉的混合以及燃烧区内的气氛，得到炉内C（s）、CO2、CO、O2、H2O（g）的浓度分布和NOx生成特性。对于煤粉的燃烧特性而言，NOx的来源依赖于煤中氮的析出和氧化。从模拟结果可以看出，煤量变化率直接影响燃烧生成物在锅炉中的分布，从而影响NOx排放浓度。随着煤量变化率的增大，NOx的排放浓度先减少后增加，即燃料分级工况存在最佳风煤配比。从所计算工况的结果比较，得出了最佳风煤配比。     

负载MnO2陶瓷膜催化臭氧氧化处理石化污水反渗透浓水

采用陶瓷膜催化臭氧氧化技术处理石化污水反渗透浓水.考察了MnO2/Al2O3陶瓷膜和Al2O3陶瓷膜对臭氧分解率、羟基自由基浓度以及水中有机物处理效果的影响.实验结果表明:MnO2/Al2O3陶瓷膜能够显著提高臭氧分解率,生成的羟基自由基浓度相比单独臭氧体系提高了21.2％;在臭氧投加量为50 mg/L时,MnO2/A...     

用高温高压水分解生活垃圾

日本石川岛播磨重工业和新菱冷热工业共同开发用高温高压水将生活垃圾分解成 CO2 和 H2 O的装置。高温高压水具有使常温常压下无法分解的有机物分解的性质 ,这种过程称为水热反应。该装置就是采用水热反应技术来处理生活垃圾。处理方法是先将生活垃圾除去金属和塑料 ,然后与水在反应装置内混合 ,在压力 1 0 MPa、温度30 0℃条件下使生活垃圾液化。减压后通入空气氧化 ,使生活垃圾分解成 CO2 和 H2 O。用高温高压水分解生活垃圾@洪蔚     

电絮凝—H_2O_2氧化法处理邻苯二甲酸二甲酯废水的机理研究

采用电絮凝—H2O2氧化法处理邻苯二甲酸二甲酯(DMP)废水,利用多种分析手段对处理过程进行跟踪。实验结果表明整个处理过程可以分为两个阶段:当反应时间为0～8h时,以电Fenton氧化反应为主,产生的羟基自由基有效地降解了反应液中的DMP;当反应8h后,以絮凝作用和气浮作用为主。在氧化过程中,DMP中的甲基先被氧化生成邻苯二甲酸,苯环被开环并生成链状低级烃类,最后这些有机小分子几乎完全被矿化为CO2和H2O。     

TiO_2/SiO_2@γ-Fe_2O_3光催化剂的制备及其光催化性能

以共沉淀法制备的纳米Fe3O4为核,以正硅酸乙酯为硅源,通过溶胶-凝胶法制备了SiO2@Fe3O4壳-核结构纳米颗粒,再以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法、经焙烧制得TiO2/SiO2@γ-Fe2O3磁性纳米光催化剂。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜、比表面分析仪、振动磁强计对光催化剂的结构进行了表征,以苯酚溶液为模拟废水对光催化剂的光催化性能进行了评价。实验结果表明:经500℃焙烧的光催化剂活性相为锐钛矿型TiO2;在苯酚溶液初始浓度为0.2mmol/L、苯酚溶液pH为7的条件下,COD去除率为70.9%。