Bi2WO6/UiO-66复合材料的制备与光催化性能研究

以冰乙酸作为模板剂,采用溶剂热法制备了一种Bi₂WO₆/UiO-66复合光催化剂,探究了不同UiO-66掺杂量对其光催化性能的影响,通过XRD、FTIR、SEM、N₂吸附-脱附、UV-Vis DRS、PL等手段对复合材料进行表征,以有机染料罗丹明B(RhB)作为目标降解物评价复合材料的光催化性能.结果表明,该复合材料在可见光下光催化降解RhB时具有很强的活性.经过4次循环实验,光催化剂的催化活性没有明显降低.通过自由基捕获实验证明起主要作用的活性物质为空穴(h⁺),并提出了可能的光催化降解机理为：UiO-66均匀分布在Bi₂WO₆的表面,增大了复合材料的比表面积,Bi₂WO₆光生电子转移到UiO-66的表面,降低了电子空穴复合率,h⁺则位于Bi₂WO₆表面,直接氧化有机物达到净化效果.     

MIL-53(Fe)金属有机骨架的改性及降解四环素性能研究

论文通过溶剂热法制备MoS₂@MIL-53(Fe)(记为MSMF)金属有机骨架光催化剂，以四环素为目标污染物，研究催化剂不同配比、反应模式、pH和投加量等因素对四环素降解性能的影响，并使用XRD、XPS、SEM、BET、PL表征分析材料性貌。实验结果显示，MoS₂∶MIL-53(Fe)最佳质量比为1∶5(20%MSMF)。在吸附与光催化协同作用下，20%MSMF在400 W紫外光照射50 min四环素去除率为88.57%，而在相同条件下MoS₂和MIL-53(Fe)的去除率仅为41.29%、72.21%。表征结果显示：20%MSMF比表面积是MIL-53(Fe)和MoS₂的1.11和1.92倍；孔容体积是MIL-53(Fe)和MoS₂的3.13、1.56倍；相比MIL-53(Fe)和MoS₂,20%MSMF电子-空穴对分离效率更高。MoS₂的掺杂增强了MIL-53(Fe)的吸附和光催化能力，使其能通过吸附光催化协同反应高效去除四环素。     

超滤膜负载UiO-66@Fe3O4@UiO-66强化PPCPs去除和膜污染控制

本研究通过聚偏氟乙烯(PVDF)膜内负载具有协同吸附和催化作用的金属有机骨架(MOFs),吸附去除水中药品及个人护理品(PPCPs),并且达到膜滤过程中多功能材料吸附能力再生和膜污染控制的双重目的.在膜吸附方面,共混基质膜(MMMs)内MOFs材料UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66能够有效吸附以水杨酸(SA)和邻-苯二甲酸二甲酯(DMP)为模板化合物的两种常见PPCPs.在膜催化再生方面,UiO-66@Fe₃O₄@UiO-66中的Fe₃O₄能够催化H₂O₂生成强氧化性的羟基自由基(HO·),实现对MOFs/PVDF膜吸附能力再生和膜内污染控制的耦合.结果表明,pH=7±0.1条件下,10%MOFs/PVDF膜对0.1 mmol·L^-1SA和DMP吸附去除率最高,它们的去除率可分别达到64.2%和46.1%.除此之外,膜内UiO-66@Fe₃O₄...     

稳定型UiO-66-(COOH)2对Cs+的有效吸附

采用水浴法合成了具有孔道结构、高稳定性和多活性位点的固体吸附材料UiO-66-(COOH)₂.通过考察接触时间、温度、起始浓度、干扰离子等因素，评估了UiO-66-(COOH)₂对放射性铯离子(Cs⁺)的吸附性能.试验表明，吸附过程遵循二级动力学和Langmuir吸附等温线模型，在313 K条件下，最佳吸附容量和去除率分别达到90 mg·g^-1和60%.结构表征验证了吸附过程是在Cs⁺与有机连接体中羧酸根的质子交换以及与金属节点的离子交换的共同作用下进行的.值得注意的是，材料吸附Cs⁺后仍能保持其化学和热稳定性；同时，在钠和钾干扰离子共存时，UiO-66-(COOH)₂对Cs⁺仍表现出较高的选择性(S_Cs/M=5)和去除效率(58%).本文的研究结果可为用于核废水处理、放射性污染和放射性同位素回收的新型材料的设计提供重要参考与借鉴.     

氢自养还原菌同步去除水中Cr(Ⅵ)和NO3-

本实验研究了序批式条件下Cr（Ⅵ）和NO₃^-浓度、pH值和H₂含量对于氢自养还原菌同步去除水中Cr（Ⅵ）和NO₃^-的性能及微生物群落的影响.结果表明：系统中存在氢气时,正常活性的氢自养还原菌可实现Cr（Ⅵ）的还原;Cr（Ⅵ）初始浓度不高于2000 μg/L时,Cr（Ⅵ）和NO₃^-的还原速率及氢自养还原菌的活性不会受到Cr（Ⅵ）初始浓度的影响;作为一种优先电子受体,NO₃^-会与Cr（Ⅵ）争夺电子,降低Cr（Ⅵ）的还原速率;氢自养还原菌同步还原Cr（Ⅵ）和NO₃^-的最佳pH值为7.0左右,酸性或碱性环境都会抑制Cr（Ⅵ）还原,且NO₂^-会随着pH值的升高逐渐积累;作为电子供体,H₂是还原Cr（Ⅵ）和NO₃^-的必要条件,但H₂足量后,过量提供H₂不能提高Cr（Ⅵ）和NO₃^-的还原速率.     

钙钛矿LaBO3催化过氧乙酸降解水中双酚A机制研究

为高效去除水中内分泌干扰物类污染物,采用溶胶-凝胶法合成钙钛矿LaBO₃(B=Fe、Cr、Co)催化剂,用于催化过氧乙酸(PAA)降解水中双酚A(BPA)。采用TG-DSC、SEM、TEM、XRD等方法对钙钛矿LaBO₃催化剂形貌及微观结构进行表征,研究其在不同条件下催化PAA去除BPA的效果,并提出催化PAA反应机制。结果表明：LaBO₃(B=Fe、Cr、Co)为大小不一、表面光滑、团聚的不规则球体,比表面积为11.89 m²/g。研究条件下,LaCoO₃/PAA体系对BPA的降解率高达85%,显著高于LaCrO₃/PAA(14%)和LaFeO₃/PAA(14%)体系。此外,LaCoO₃/PAA体系对其他污染物(金橙Ⅰ、磺胺甲噁唑、4-氯苯酚)亦展现出良好的降解效果,并且对水中常见的无机阴离子和腐殖酸具有较强的抗干扰能力,使LaCoO₃成为一种有发展前景的环境友好型催化剂。采用淬灭实验和电...     

高分子絮凝剂DTMPAM复配FeCl3协同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的性能及机理

为了有效提高水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)去除效果，将高分子絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM)和三氯化铁(FeCl₃)进行复配应用到含铬废水的处理中，通过絮凝实验法分别考查了DTMPAM复配FeCl₃前后对含Cr(Ⅵ)水样和含Cr(Ⅲ)水样的去除性能.结果表明，DTMPAM在pH值分别为3.0、4.0、5.0时，单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的去除效果均不太理想，Cr(Ⅲ)的最高去除率分别为23.80%、41.11%、42.38%;FeCl₃的投药顺序和浓度对DTMPAM复配FeCl₃去除水样中Cr(Ⅲ)具有较大影响，按照先投加FeCl₃后调节pH值再投加DTMPAM进行絮凝的投药顺序，且FeCl₃浓度为60 mg·L^-1时，含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的最高去除率可达到99.55%.单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅵ)水样中Cr(Ⅵ)具有良好的去除效果，而对总Cr的去除效果较差，当pH值为3.0、DTM...     

磁性氨基功能化生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附去除特性及机制

采用静态吸附实验方法,以一步水热碳化法制备的磁性氨基功能化生物炭(Fe₃O₄@C-NH₂)为吸附剂,重点考察了p H、共存离子对水中Cr(Ⅵ)去除性能的影响,并结合光谱学分析探究了Cr(Ⅵ)的吸附去除机制.结果表明,Cr(Ⅵ)去除率随p H值升高而降低,p H为2时Cr(Ⅵ)去除率高达95.8%;总铬去除率随p H值变化特征与Cr(Ⅵ)一致,但p H为2时总铬去除率为81.8%.Cr(Ⅵ)去除率随SO₄^2-浓度增加而降低,总铬去除率随SO₄^2-浓度变化趋势与Cr(Ⅵ)基本相同,但Cr(Ⅵ)去除率显著高于总铬.准二级动力学模型可以很好地描述Fe₃O₄@C-NH₂对Cr(Ⅵ)的吸附行为.除离子交换、孔填充、氢键及静电作用外,吸附去除Cr(Ⅵ)的主要机制是配位和还原作用.     

HNTs@CeO2-Au@Co3O4催化还原对硝基苯酚和染料污染物

制备了HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄核壳中空管状复合催化剂,用于还原降解水体中对硝基苯酚(4-NP)和染料(MB,MO)污染物.采用TEM,SEM,EDS,XRD,N₂吸脱附,XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明,CeO₂和Co₃O₄作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒,通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中,形成CeO₂/Co₃O₄叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂(HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄).该催化剂分别在3.5,8和3min内可还原去除96%以上的4-NP,MB和MO污染物,其相应的一级反应动力学速率常数(0.856,0.370,1.337min^-1)和转换频率(10.99,1.90,2.80min^-1)均明显优于HN...     

TiO_2光催化还原有机废水中Cr(VI)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响。结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率。     

Fe/TiO2-x可见光活化过硫酸盐降解双酚A的作用机制

以TiO₂和FeCl₃为原料,通过水热-煅烧的方法成功制备了具有高可见光催化活性的Fe/TiO_2-X催化剂并将其应用于催化活化过硫酸盐降解BPA的研究中.结果表明,研究体系具有优秀的催化氧化能力,BPA(50mg/L)的降解率在40min内达到100%,矿化度达到68.92%,研究同时对复合材料中有无Ti³⁺的自掺杂以及催化剂的投加量、PS浓度对体系降解有机物效能的影响进行了探究.该体系可通过自生光电子还原Fe³⁺实现三价铁和二价铁的高效循环.硫酸根自由基(SO₄^-·)和羟基自由基(·OH)为体系中主要的活性氧化物质,其中·OH贡献率超过66.2%.研究结果同时表明,碱性环境以及体系中的CO₃^2-对体系降解效能具有抑制作用.     

TiO2光催化还原有机废水中Cr(Ⅵ)的研究

二氧化钛具有较高的光稳定性和反应活性,可以用于光催化还原去除水中的重金属离子,本文以含有Cr(Ⅵ)的有机废水为研究体系,分别考察了环糊精、pH值、反应物初始浓度、催化剂用量等对光催化还原反应的影响.结果表明,当催化剂浓度为0.5g/L,经过100分钟的紫外光照射时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率可达到92%;初始Cr(Ⅵ)浓度较低时,在相同条件下反应更加迅速,10min已经基本全部去除;β-CD对Cr(Ⅵ)的光催化还原有一定的促进作用;同时反应在酸性条件下可以获得较高的还原效率.     

双Z型MIL-88A(Fe)/Ag3PO4/AgI光芬顿催化剂对染料的去除

以MIL-88A (Fe)为载体,通过原位沉淀法和离子交换法成功合成双Z型三元复合材料MIL-88A (Fe)/Ag₃PO₄/AgI (MAI),并将其应用于光芬顿体系中,高效去除染料废水中的罗丹明B (RhB).棒状的MIL-88A (Fe)作为载体,减少了Ag₃PO₄和AgI颗粒的团聚现象,形成的双Z型异质结减少了电子-空穴对的复合,提高了光催化活性.在催化剂为0.5g/L,初始pH值为3.0,H₂O₂浓度0.4mmol/L的条件下,20min内100mL的20mg/L的RhB可被完全降解,并且在循环5次使用后仍保持较高的催化性能.此外,自由基捕获实验和电子自旋共振实验表明h⁺,O₂^·﹣和HO^·是MAI/Vis/H₂O₂催化体系中的主要活性物质.最后,提出了MAI降解的可能机理.     

TiO2光催化膜反应器的实验研究

采用溶胶-凝胶法,分别在炻器管、不锈钢管和玻璃管内壁负载TiO₂催化剂膜,在连续式光催化膜反应器中研究TiO₂膜光催化降解水中有机物的实际应用性能.结果表明:负载于玻璃表面的TiO₂膜上出现了Na元素的渗透,而在不锈钢表面所形成的TiO₂膜层均匀度较差;利用炻器管负载TiO₂催化降解亚甲基蓝(MB)的速率常数是不锈钢管和玻璃管的2倍;反应过程中鼓气与否所得到的苯酚光催化速率常数分别为0.143和0.103min-1;溶液在管内的流速为1和9 L/min时流体的Re分别为4 000和10 000.      

CdSe QDs/TiO2复合催化剂对氨氮废水的光降解性能研究

针对氨氮废水的有效处理,文章以水相合成法制备CdSe量子点溶液,通过巯基丙酸将CdSe量子点负载在P25载体上,制备了CdSe QDs/TiO₂复合光催化剂。通过TEM、XRD、XPS和EIS等表征测试结果,分析证实了复合催化剂的结构和可见光吸收能力。在弱碱条件下,通过考察助催化剂、CdSe QDs负载量、催化剂投加量和氨氮初始浓度等因素,评价了该体系在多因素影响下的光催化降解效率。结果表明,氨氮初始浓度为50 mg/L,pH=9,CdSe QDs负载量为1%,催化剂添加量为0.05 g,K₂S₂O₈添加量为0.054 g (2 mmol/L)时,光催化降解效果最佳,氨氮降解率达到81.79%。通过活性物质捕获实验研究了CdSe QDs/TiO₂光催化降解氨氮废水的机理,证实了体系中主要氧化活性物质为·O₂^-。     

WS2对Fe2+/过氧化钙类芬顿体系降解双酚A的助催化作用

Fe²⁺/过氧化钙类芬顿体系(Fe²⁺/CaO₂)在实际应用中易受到铁离子循环缓慢的限制.因此,本研究利用商业WS₂作为Fe²⁺/CaO₂体系的助催化剂以促进Fe³⁺/Fe²⁺快速循环,进而高效降解双酚A(BPA).在最佳条件下,WS₂/Fe²⁺/CaO₂体系在15 min内对BPA(10 mg·L^-1)的降解率为99.7%.同时,该体系展示出良好的应用前景,可适用于多种水体,亦可高效降解多种难降解有机污染物.自由基淬灭实验和EPR分析表明,羟基自由基(·OH)、单线态氧(¹O₂)和超氧自由基(·O₂^-)是BPA降解的主要活性氧物种,其中·OH贡献最大.WS₂表面暴露的W⁴⁺还原性位点,促进了Fe...     

Ru负载促进GeZnNO固溶体光解水反应的机理研究

光催化水分解生成氢气和氧气是解决环境污染和能源危机的方法之一,但当前对光解水的反应机理研究较少.本文通过进一步研究反应路径,以期为合成高效率光解水反应光催化剂提供新思路.采用固态合成法制备了GeZnNO可见光催化剂,并对部分催化剂进行RuO₂改性.同时,通过XRD、BET、UV-vis-DRS、PL等方法对催化剂进行表征.在整个光催化水分解体系中加入可能的中间产物H₂O₂,分别观察·OH和O₂的变化,初步证明H₂O₂是水分解中间产物,并提出相应水分解反应机理.通过在整个光催化水分解体系中加入Fe³⁺,观察·OH和O₂的变化,进一步验证了前面的推测.最终结果表明,H₂O₂是光催化水分解反应体系中氧气生成的中间产物,对整个水分解起着重要作用.同时发现,RuO₂助催化剂不仅具有析氢位点的作用,还能够催化H₂O₂...     

UiO-66/BiVO4复合光催化剂的制备及其对四环素的光解

通过两步溶剂热法成功制备了UiO-66/BiVO₄复合光催化材料,考察其对四环素（TC）的光催化降解性能.在模拟可见光下,当锆（Zr）：铋（Bi）物质的量投料比为2：1时,对TC的光解效果最好（85.8%）.对TC的总去除率分别比纯UiO-66和纯BiVO₄提高27.1%和23.5%,降解速率是纯BiVO₄的47.9倍.通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射（UV-vis DRS）等对所制备的纳米光催化剂进行结构、形貌、组成及光电性能表征分析.结果表明：UiO-66与BiVO₄紧密结合形成Ⅱ型异质结,复合材料性能的提升归因于比表面积的和光生载流子分离率的提升及孔隙结构的改善.     

BaSnO3钙钛矿光催化降解邻苯二甲酸二乙酯的机理研究

以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为目标污染物,研究了BaSnO₃锡酸盐钙钛矿在模拟太阳光条件下对其光催化降解的潜力.现代谱学表征结果表明BaSnO₃钙钛矿具有丰富的氧空位、结构缺陷和优异的光催化活性,在500W氙灯照射下,120min内能降解91.8%的DEP(10mg/L),降解过程符合准一级动力学,且BaSnO₃钙钛矿在pH值3.0～9.0范围内均保持良好的催化性能.光生空穴(h⁺)、超氧自由基(O₂·^-)和羟基自由基(·OH)均参与了光降解反应,其中O₂·^-起最主要的降解作用.通过密度泛函理论计算(DFT)对DEP的降解路径和机理进行研究,发现活性氧基团(包括O₂·^-和·OH)对DEP苯环羟基化和脂肪链断裂起重要贡献.     

二硫化钼持续活化过氧乙酸降解酸性橙7

酸性橙7(AO7)是一种典型的阴离子偶氮染料,其对环境和人类健康的潜在危害已引起人们广泛关注。该研究采用二硫化钼(MoS₂)活化过氧乙酸(PAA)降解AO7。结果表明,AO7在MoS₂/PAA体系中的降解效率要远远超过MoS₂/H₂O₂体系和MoS₂/PI体系,当ρ(MoS₂)₀=0.4 g/L、c(PAA)₀=0.4 mmol/L、初始pH为3.0时,AO7的降解率达到84.2%。此外,MoS₂/H₂O₂体系能高效降解MO、ACE、DCF、SMX和TC等多种污染物。EPR和淬灭实验表明,MoS₂/PAA体系产生的·OH、R-O·和¹O₂等是AO7降解的主要活性氧物种。紫外全波长扫描发现,AO7的偶氮键、芳香族片段(萘环和苯环)等在活性自由基的攻击下被快速破坏。...