硼掺杂CeO2/TiO2光催化剂的制备及其活性研究

在三氯化钛和钛酸丁酯水解过程中引入硼酸、硝酸铈,制备了具有可见光活性的硼(B)掺杂CeO₂/TiO₂复合氧化物光催化剂,采用XRD、DRS、XPS等手段进行表征,以偶氮染料酸性红B为模型污染物评估了催化活性.结果表明,硝酸铈加入量影响催化剂的吸收带边,随用量增加,吸收带边红移至481nm(Ce/Ti=1.0,摩尔比),继续增加用量,吸收带边轻微蓝移.催化剂晶相组成与焙烧温度有关,500℃时焙烧样品主要由立方晶型CeO₂和锐钛矿TiO₂组成,焙烧温度高于700℃时,TiO₂转化为金红石型,CeO₂则无显著变化.随焙烧温度升高,催化剂吸收带边明显蓝移,综合考虑催化剂稳定性和太阳能利用,认为500℃焙烧较为合适.B1s XPS显示仅有少量B原子进入复合氧化物晶格取代了氧原子,主要以B₂O₃形式存在.酸性红B降解试验显示B掺杂CeO₂/TiO₂可以提高TiO₂的催化活性,紫外光辐射10min最高可使96.0%的酸性红B分解,且反应彻底,表现出较强的氧化能力,但Ce/Ti>0.5(摩尔比)时催化活性显著下降.     

TiO2光催化剂的改性研究

采用浸渍法制备了掺杂Fe3+ ,用NH4 Cl提高单分散性并且用稀H2 SO4 表面修饰的TiO2 粉体光催化剂 ,考察了它与TiO2 在紫外光和日光作用下对直接耐晒黑G的降解效果。结果表明 ,以TiO2 干凝胶为母体 ,依次浸渍Fe3+ 、NH+ 4以及SO2 - 4所制备的粉体光催化剂Fe3+ /SO2 - 4/TiO2 在紫外光作用下降解效果比纯TiO2 高 2 .1倍 ,在日光作用下比TiO2 高 1 .9倍。X射线衍射分析表明 ,该法制备的TiO2 粉体中锐钛矿相占 1 0 0 % ,没有金红石相 ,平均晶粒粒径为 4nm ;红外吸收光谱分析表明 ,无论是纯TiO2 还是经过掺杂Fe3+ 、用H2 SO4 进行表面修饰后的TiO2 ,红外吸收光谱图基本相似 ,说明掺杂和表面修饰并没有极大地改变TiO2 的化学结构 ,光催化性能的提高归属于杂质能级的电子捕获陷阱作用、有效光成分增加和光生电子向反应物的迅速转移     

负载型纳米TiO2/AC对偶氮染料的光催化降解研究

以钛酸四丁酯和粒状活性炭(AC)为主要原料,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO2/AC催化剂.在流化床反应器中分别对2种典型的偶氮类染料橙黄G、活性艳红X-3B模拟废水进行了光催化降解研究,探讨了pH值、外加氧化剂对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生利用试验.结果表明,TiO2/AC催化剂具有良好的光催化活性、吸附特性及可再生性,60 min后对2种染料反应的光催化降解率分别可达到99.71%和97 12%,反应180 min后的TOC去除率分别达到81.54%和81.99%;反应后TiO2/AC催化剂回收率大于95%,经焙烧再生后对橙黄G反应60 min的光催化降解率仍高达95.93%.     

纳米TiO2对气相中甲醛光催化降解的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂金属离子的纳米TiO₂光催化剂,运用透射电镜和X射线衍射手段对催化剂的结构进行了表征,并将制备的光催化剂负载于不锈钢丝网、玻璃弹簧和泡沫镍板3种不同载体上,以室内空气典型污染物甲醛气体为模型反应物,研究了3种不同改性纳米TiO₂光催化剂对甲醛气体的光催化作用,3种光催化反应器的催化效率以及环境因素对光催化效率的影响,同时考察了催化剂的失活特征.结果表明:该负载型纳米TiO₂光催化剂具有较高的光催化活性,其中掺镧1.5%(质量分数)的TiO₂对甲醛的降解率最高,60 min达到91.5%,大于掺铁和掺银;泡沫镍板作为负载载体的光催化效率大于玻璃弹簧和不锈钢丝网;循环风量和不同波长紫外光对该光催化反应影响不大,反应中催化剂存在失活现象,但在清洁后能够恢复.      

纳米TiO2/硅藻土光催化降解蒽醌染料废水的研究

为提高光催化剂的稳定性,选取硅藻土为载体,以钛酸四异丙酯为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/硅藻土光催化剂,并利用XRD、SEM、FT-IR等技术对其进行表征.以蒽醌染料弱酸性艳蓝RAW为目标降解物,考察了TiO2/硅藻土的光催化活性、最佳pH值范围及催化剂重复使用对光催化活性的影响.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿和金红石混晶型,平均粒径11nm,通过控制硅藻土加入量可以得到负载均匀的光催化剂.所制备的TiO2/硅藻土具有较强的光催化活性,对弱酸性艳蓝RAW的降解效果好于商品Degussa P25型TiO2,最佳pH值为4.0.该催化剂性质稳定,重复使用15次后,催化活性仅降低12.4%.     

CdS/TiO2复合半导体薄膜的制备及其光催化性能

以微弧氧化法制备出锐钛矿型TiO₂,进而以化学水浴法沉积CdS,通过调控时间,制备CdS/TiO₂复合半导体薄膜. X射线检测表明,微弧氧化所制备的TiO₂为锐钛矿结构, 化学水浴法制备的CdS主要以离子离子的方式沉积在TiO₂薄膜上. SEM及可见光催化降解亚甲基蓝的试验表明,沉积时间为15 min的复合半导体薄膜上的CdS粒子呈圆球形、单层孤立、均匀地分散在TiO₂表面,绝大多数粒子的粒径在nm级别,分布比较均匀,对亚甲基蓝有着较好的光催化性能,与TiO₂薄膜相比,复合半导体薄膜的光催化性能有很大的提高. 结合光催化评价结果,对复合半导体薄膜的光催化剂机制进行了讨论.      

Preparation of TiO_2/Ti mesh photoelectrode and properties

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｕｃｈｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ2 ｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｉｎｗａｔｅｒ(Ａｎｄｊｅｌｋａ ,2 0 0 0 ;Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ ,1972 ;Ｈｉｄａｋａ ,1992 ;Ｋｅｓｓｅｌｍａｎ ,1997) .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｔｈａｔｔｈｅｒｅｃｏｖ…     

TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应

以内分泌干扰物阿特拉津为模型污染物,研究了TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应.结果表明,在H2O2存在条件下,金红石TiO2经可见光激发可持续稳定地产生.OH自由基,在Fe3+协同作用下,.OH自由基生成量急剧增加;TiO2能可见光催化H2O2降解阿特拉津,金红石TiO2显示出较锐钛矿TiO2及混晶TiO2(TiO2P25)更高的催化活性,反应60 min,阿特拉津的降解率可达40%;以Fe3+协同TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津时,反应效率显著加快,反应5 min即对阿特拉津的降解率达到100%,而金红石TiO2显示出更为明显的协同效应.     

Fe3+、Ce3+掺杂TiO2光催化降解气相二苯并呋喃

以气相二苯并呋喃为研究对象,考察了在TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2 3种不同光催化剂作用下,反应物初始浓度、湿度、气体循环速率和光强等因素对间歇式光催化反应速率的影响,并建立了估算和测定二苯并呋喃光催化反应常数和Langmuir吸附常数的数学模型和方法.结果表明,Fe3+和Ce3+掺杂修饰TiO2光催化剂后,提高了对二苯并呋喃的光催化降解活性,其中Fe3+/TiO2光催化活性最高;随着二苯并呋喃初始浓度的增大,其光催化降解速率也随之增大;适量的水蒸气存在可以促进二苯并呋喃的降解,但当水蒸气过量后,反而阻碍二苯并呋喃光催化降解;随着气体循环速率加快和光强的增大,二苯并呋喃光催化降解初始速率也随之增大;TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2光催化降解二苯并呋喃反应速率常数k分别为34.54×10-5、36.23×10-5和37.95×10-4mg.(min.m2)-1.     

UV/TiO_2/H_2O_2法对高浓度有机废水降解的应用研究

用UV TiO2 H2 O2 法对高浓度有机废水降解的实验表明 ,当TiO2 、H2 O2 的投加量分别为 2 0g与 1% ,反应时间为3h时 ,CODCr、Oil、Ar OH、NH3 N、S2 - 的平均去除率分别达到 73 %、83 %、86%、5 0 %、10 0 %。此处理工艺具有除臭、除色、快速高效、不产生污泥等优势。实验过程探索了TiO2 、H2 O2 的用量对各污染物降解率的影响 ,并设计了有实用意义的反应器     

凹凸棒石负载TiO_2光催化降解染料的试验研究

以20W紫外灯为光源,研究了将TiO2负载在凹凸棒石上,对染料水样进行光催化降解。由试验得出光催化反应过程中的工艺条件,在此基础上添加H2O2、Fe3+,反应1h后;染料脱色率达95%以上。     

Fulvic acid removal by nanoparticle TiO2 using a submerged membrane photocatalysis reactor

The degradation of fulvic acid（FA） by nanoparticle TiO2 in a submerged membrane photocatalysis（SMPC） reactor was studied. In this reactor, photocatalytic oxidation and membrane separation co-occured. The continuous air supplier provided O2 for the photocatalytical reaction and mixed the solution through an airflow controller. The particle TiO2 could automatically settle due to gravity without particle agglomeration so it could be easily separated by microfiltration（MF） membrane. It was efficient to maintain high flux of membranes. The effects of operational parameters on the photocatalytic oxidation rate of FA were investigated. Results indicated that photocatalyst at 0.5 g/L and airflow at 0.06 m^3/h were the optimum condition for the removal of fulvic acid, the removal efficiency was higher in acid media than that in alkaline media. The effects of different filtration duration on permeate flux rate of MF with P25 powder and with nanoparticle TiO2 were compared. Experimental results indicated that the permeate flux rate of MF was improved and the membrane fouling phenomenon was reduced with the addition of nanoparticle TiO2 catalyst compared with conventional P25 powder. Therefore, this submerged membrane photocatalysis reactor can faciliate potential application of photocatalytic oxidation process in drinking water treatment.     

不同煅烧温度制备TiO_2及光解2-氯苯甲酸

为了考察煅烧温度对TiO2结构和光催化活性的影响,以酞酸丁酯作为前驱体,利用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备TiO2,并用亚甲基蓝测试其光催化活性。TG热重分析表明,450~700℃时TiO2有晶型变化,XRD表征说明,TiO2晶型受煅烧温度影响显著,其中450~600℃煅烧制备的TiO2为锐钛矿型,650℃煅烧时TiO2出现金红石晶型;亚甲基蓝光解实验结果表明,煅烧温度显著影响TiO2的光催化活性,其中,450~600℃煅烧TiO2对亚甲基蓝光解效果较好,光降解2.5h后降解率高达95%~97%;550℃煅烧制备的锐钛矿型TiO2对2-氯苯甲酸有一定光解催化效果,紫外光解4h后降解率高达80%左右,光解过程符合零级动力学模式。     

金属泡沫镍负载纳米TiO2光催化降解甲醛和VOCs

采用溶胶-凝胶法制备了3种掺杂金属离子的纳米TiO₂光催化剂,并将其负载于泡沫镍板上,以室内空气典型污染物甲醛和VOCs为模型反应物,研究了对甲醛和VOCs气体的光催化作用并讨论了La³⁺的最佳掺杂比例以及环境因素对光催化效率的影响.结果表明:该TiO₂催化剂具有良好的锐钛矿型结构;负载掺La 1.5%TiO₂的泡沫镍板90min对甲醛和VOCs的降解率分别为94%和87%,远高于未掺:83%和72%,掺Fe     

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO₂光催化剂,通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、激光散射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征,以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性.结果表明,相对P25而言,Ni掺杂TiO₂的光吸收带边红移,当Ni/Ti原子比为0.4时,催化剂的带隙宽度为2.3eV,对应的吸收带边为564nm;催化剂晶型以锐钛矿TiO₂为主,随Ni掺杂量增大,NiTiO₃比例升高;催化剂粒径主要分布在50～150nm之间,占总量的96.9%;升温过程中催化剂在445.2℃发生晶型转化,出现锐钛矿和NiTiO₃晶体.催化剂显示出较高的催化活性,在可见光作用150min后最高可使93.9%的亚甲基蓝分解,活性高于P25.     

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。     

二氧化钛光催化降解处理氨氮废水

介绍了用TiO₂和活性组分A复合在砖块颗粒上的(TiO₂+A)催化剂的制备,用(TiO₂+A)催化剂对氨氮废水进行了降解实验研究,并且对降解过程中的反应动力学进行了探讨.结果表明:(TiO₂+A)催化剂对模拟氨氮废水的处理效果好,当反应时间为24 h时,氨氮的去除率可达95%以上;光催化氧化反应为一级反应;以砖块颗粒为载体(TiO₂+A)催化剂的光催化活性高,不流失,制作简单.对某化肥厂氨氮废水降解实验表明,8 h内可使ρ(氨氮)从238 mg/L降至8 mg/L,降解率达97%.      

ZnFe_2O_4/TiO_2光催化剂制备及乙酰甲胺磷降解性能研究

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了ZnFe2O4和掺杂ZnFe2O4的纳米级TiO2光催化剂,进行了XRD、TEM和UV visDRS表征,以卤素灯为光源对纳米TiO2降解水溶液中乙酰甲胺磷农药进行了研究。考察了反应液初始pH值、催化剂用量、H2O2用量对降解率的影响。实验结果表明,焙烧温度为400℃、掺杂量为0.5%的ZnFe2O4/TiO2纳米粉体降解效果最佳,在相同条件下,反应2h后农药降解率可比纯TiO2提高20%左右。正交实验优化了降解反应条件,在常温常压下,起始pH值为12、H2O2浓度为12mmol/L、催化剂浓度为0.5g/L、反应3h后,初始浓度为1.0×10-4mol/L的乙酰甲胺磷农药降解率可达61.2%。     

Ag/TiO2光催化降解H酸的研究

采用光化学沉积法制备了Ag TiO2 光催化剂 ,并对典型难生物降解的有机污染物H酸进行了光催化降解研究。结果表明 ,质量分数 1 0 %担载量的Ag能显著提高TiO2 光催化活性 ,可在较短时间内实现对H酸较高的降解效率     

新型负载型纳米TiO_2光催化降解苯酚的试验研究

以岩棉为载体制备一种新型负载型纳米TiO2,对有机污染物苯酚的降解效果较好。岩棉对苯酚有一定的吸附作用。经过120min的处理,苯酚基本上被完全降解。流速对降解率的影响较大,本试验选择流速为5mL/min。初始浓度越小,苯酚的降解效果越好。通入O2和加入适量H2O2均有利于苯酚的降解,且少量的H2O2可使苯酚的降解率大大提高。苯酚在pH=4.5时降解效果最好。