纳米TiO2改性可见光催化降解有机物研究进展

光催化降解水中有机污染物是一项颇有发展前途的废水处理技术.目前主要的研究工作由紫外光逐步向可见光催化方向发展,使这项技术向实用性又迈进了一步.系统介绍了纳米TiO2的光催化降解有机污染物的原理,光催化处理水的现状,并从离子掺杂、表面光敏化和分子筛负载几个方面综述了可见光化的研究现状和发展方向.     

复合纳米Fe2O3/TiO2可见光催化降解邻甲酚溶液的研究

以复合纳米Fe2O3／TiO2作为催化剂,日光色镝灯为光源,研究了邻甲酚溶液的可见光降解。考察了催化剂制备方法、催化剂使用量、溶液pH、催化剂重复使用等条件对可见光降解的影响。实验结果表明,1％Fe2O3／TiO2（n）对邻甲酚溶液的可见光降解效果最优,比Ti02（p25）的降解率提高了2．6倍。在实验条件下,可见光降解3h,邻甲酚溶液的浓度去除率达95．4％,TOC去除率为72．3％。在较宽的浓度范围内,邻甲酚的反应服从一级动力学反应方程,随着浓度的增大,反应速率常数不断降低。     

焦炭负载改性纳米TiO2阳光催化降解染料模拟废水的初步研究

以焦炭为载体，Na2SiO3为粘结剂，制备了负载型铁改性纳米TiO3光催化剂，并研究了该催化剂在太阳光照射下降解亚甲基兰染料废水的效果，通过正交和单因素优化试验，探讨了影响染料废水降解效果的主要因素，研究结果表明，影响降解因素的大小次序是：煅烧时间〉铁掺杂量〉Na2SiO3质量百分比〉煅烧温度。本光催化剂制备的最佳制备条件是：以20％的Na2SiO3溶液为粘结剂，掺杂2％的Fe，400℃煅烧温度下煅烧3h。以太阳光为光源，亚甲基兰染料废水的降解率可达到87．1％。     

可见光下H2La2Ti3O10／TiO2光催化降解有机染料的研究

通过固相反应、离子交换、粒子插入等一系列反应合成一种层状纳米光催化复合材料H2La2Ti3O10／TiO2。可见光照射下，对选定的染料模型——甲基橙溶液(20mg／L)、汽巴克隆黄(100mg／L)、依利尼尔红(100mg／L)溶液做光降解实验。结果表明，在可见光照射下，H2La2Ti3O10／TiO2均能对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红有效降解，光照30min后，其对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红的降解率分别可达60．4％、60．7％和72．0％，而标准TiO2(P-25)仅为6．2％、10．6％和12．3％。     

纳米TiO2-xNx催化剂的制备及其活性研究

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇作溶剂、二乙醇胺作为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,在NN3气流中直接进行热处理,制备一系列不同焙烧温度的淡黄色的掺氮纳米TiO2粉体。经XRD、UV-Vis和FTIR分析表明,实验制得的TiO2-xNx在350、400、450、500和550℃热处理3 h后仍为锐钛型;450℃保温3 h掺氮样品具有最佳的紫外-可见光响应,其吸收边红移至720 nm左右。罗丹明B的可见光降解实验及产物分析表明,掺氮样品具有良好的可见光催化活性。     

焦炭负载改性纳米TiO2阳光催化降解染料模拟废水的初步研究

以焦炭为载体,Na2SiO3为粘结剂,制备了负载型铁改性纳米TiO2光催化剂,并研究了该催化剂在太阳光照射下降解亚甲基兰染料废水的效果,通过正交和单因素优化试验,探讨了影响染料废水降解效果的主要因素,研究结果表明,影响降解因素的大小次序是:煅烧时间＞铁掺杂量＞Na2SiO3质量百分比＞煅烧温度.本光催化剂制备的最佳制备条件是:以20%的Na2SiO3溶液为粘结剂,掺杂2%的Fe,400℃煅烧温度下煅烧3 h.以太阳光为光源,亚甲基兰染料废水的降解率可达到87.1%.     

TiO2／SiO2催化剂可见光降解偶氮染料的研究

以多孔硅胶作载体.通过酸性溶胶法制备了TiO2/SiO2催化剂.采用X射线衍射(XRD)、热重一差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)和BET等方法对该催化剂进行了表征.以偶氮染料酸性橙7(A07)的可见光降解作为探针反应,研究了TiO2/SiO2的催化活性.结果表明,TiO2的平均晶粒尺寸为5.1 nm,晶型为锐钛矿;TiO2/SiO2具有大的比表面积,比P-25催化剂具有更高的光催化活性和更好的沉降性能,便于回收利用.     

可见光活性纳米TiO2光催化涂料的抗菌性能研究

基于过渡金属离子掺杂技术,制备了在室内光辐照条件下具有良好光催化抗菌性能的可见光响应型铁掺杂TiO2光催化涂料.研究结果表明,在可见光活性光催化涂料中添加1%的纳米TiO2时,抗菌效果最好,光照24 h后对大肠杆菌、白色念珠球菌、黑曲霉的杀菌率分别达到99.9%、97.2%、82%.采用致孔剂聚乙二醇6 000对光催化...     

可见光活性纳米TiO2光催化涂料的抗菌性能研究

基于过渡金属离子掺杂技术,制备了在室内光辐照条件下具有良好光催化抗菌性能的可见光响应型铁掺杂TiO2光催化涂料。研究结果表明,在可见光活性光催化涂料中添加1%的纳米TiO2时,抗菌效果最好,光照24 h后对大肠杆菌、白色念珠球菌、黑曲霉的杀菌率分别达到99.9%、97.2%、82%。采用致孔剂聚乙二醇6 000对光催化剂改性后,能加快该涂料的抗菌性能,光照6 h后杀菌率就能达到99.9%。表明该涂料在室内可见光照射下具有较好的广谱抗菌效果,能抑制和杀灭多种微生物。     

煅烧氛围对N-TiO2可见光催化性能的影响

以钛酸丁酯为钛源,以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2中间体,分别在空气和氮气氛围下煅烧制得N-TiO_2光催化剂,采用XRD、TEM、BET、UV-vis DRS、FT-IR、EDS和XPS等手段进行表征,以甲基橙溶液为目标污染物考察了其可见光催化性能。结果表明:N-TiO_2(N2)较N-TiO_2(空气)具有晶粒尺寸小、可见光响应性强和有效掺氮量高等优势;可见光持续光照240 min时,N-TiO_2(N2)对甲基橙溶液的光降解率达86.2%,较N-TiO_2(空气)提高近20%;N-TiO_2对MO的可见光降解反应符合假一级动力学方程,且N-TiO_2(N2)的表观速率常数是N-TiO_2(空气)的近5倍。N-TiO_2制备过程中采用N_2氛围下煅烧处理较空气氛围更有利于N元素的有效掺入,相应地,可见光催化活性更高。     

TiO2光催化降解水中土霉素的动力学研究

环境中抗生素的出现及其引起的危害正受到越来越多的关注。以高压汞灯为光源,选用较为广泛的抗生素土霉素（OTC）为处理对象。考察了初始质量浓度、反应过程中光照、催化剂投加量、溶液起始pH、溶液中DOM和NO^-₃对光催化降解的影响,研究了其光降解动力学。结果表明,TiO₂光催化氧化法能够有效去除水中半微量的OTC,OTC的光降解过程符合一级反应动力学模型;UV/TiO₂联用工艺对TOC也有很好的去除效果,反应90 min,TOC去除率可达74%;OTC的初始浓度从30 mg/L增大到90 mg/L,反应速率从0.0619 min^-1降低到0.0130 min^-1;随着光催化剂投加量的增大,光降解速率常数先增大后减小;增加溶液的pH值,速率常数逐渐减小;溶液中的DOM和NO^-₃也可以影响光降解效率。     

ZnIn2S4可见光催化降解水中的双氯芬酸

通过水热法制备了可见光下响应的光催化剂ZnIn2S4,研究了水中痕量医药类物质双氯芬酸的光解和光催化降解效果与降解途径,同时对催化剂进行了扫描电镜、X射线衍射、紫外可见漫反射、氮吸附和羟基自由基捕获的测试。结果表明,ZnIn2S4的比表面积为91.3 m2·g-1,且在可见光照射下具有良好光催化性能。以卤钨灯模拟太阳光,在双氯芬酸初始浓度100 μg·L-1,ZnIn2S4投加浓度10 mg·L-1条件下反应5 h可降解水中98%的双氯芬酸。卤钨灯直接光解5 h可降解91%的双氯芬酸。光解和光催化反应均符合假一级反应动力学,光催化反应速率是光解反应速率的1.5倍。双氯芬酸光解过程中主要发生光环化反应,生成了2-（1-氯-9H-咔吧唑-8-基）-乙酸;光催化过程则主要通过羟基自由基氧化降解双氯芬酸,中间产物主要有1-氯-8-甲基-9H-咔吧唑及2,6-二氯-N-邻甲苯基苯胺。     

二氧化钛固定化负载及其光催化性能

利用溶胶-凝胶法及浸提技术,进行二氧化钛的固定化负载.通过XRD和SEM对其物相和微观形貌进行分析;利用甲基橙为目标污染物,探究制备以及催化工艺对二氧化钛催化降解性能的影响及其重复使用效果.结果表明,随着浸涂次数的增加,不锈钢丝网表面二氧化钛薄膜的微观形貌有所变化,对甲基橙的光催化降解效率呈现先增大后减少的趋势.浸提7次所制备的二氧化钛光催化降解效率最高,搅拌条件下的4h紫外光降解率可达77.6％.     

负载型混晶相TiO2光催化剂的低温制备及其光催化活性

以蒙皂石为载体,钛酸四丁酯为前驱物,在较低温度下由溶胶凝胶法制备得到负载型TiO₂光催化剂。研究了理论负载量、固定化温度、干燥、焙烧温度对TiO₂/蒙皂石复合光催化剂光催化性能的影响。采用XRD分析技术对复合材料进行了表征。结果表明,负载的TiO₂以锐钛矿-金红石的混晶相存在。当TiO₂理论负载量为15 mmol/g、溶胶反应温度为25℃、干燥温度为70℃时,TiO₂/蒙皂石复合光催化剂对偶氮染料光催化反应1 h降解率达93.40%。该制备技术的特点是在省去高温焙烧的条件下,制备出光催化活性高的负载型光催化剂。     

Ag+-TiO2/AC复合材料的可见光吸附-光催化协同作用

采用水热法制备活性炭负载银掺杂纳米TiO2复合材料(Ag+-TiO2/AC),对样品进行了TEM、XRD、FT-IR和UV-Vis表征,分析了Ag+-TiO2/AC的微结构、吸收谱特性和掺杂银离子后的半导体带隙变化,并研究了其在可见光下对甲基橙溶液(MO)的降解性能。结果表明,水热法不需要高温处理即可得到高活性的锐钛矿相纳米TiO2,Ag+掺杂和AC负载均明显提高TiO2光催化剂的光催化活性,在可见光下光照180 min,0.2 g/L的Ag+-TiO2/AC对10 mg/L的甲基橙溶液的降解率为73.7%,主要由于存在持续的活性炭局域强吸附-TiO2光催化降解协同作用,明显提高了甲基橙的降解效率。     

铜掺杂钒酸铋光催化降解橙黄II废水及其机理

针对大多数半导体可见光催化剂光生载流子容易复合、光催化活性受限制的问题,制备了Cu元素掺杂BiVO₄可见光催化剂,对BiVO₄结构进行修饰以提高其光催化活性。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)对其进行了表征,对Cu掺杂BiVO₄光催化剂的光催化活性和稳定性进行了检测。结果表明,制备的样品纯度较高,Cu掺杂后并未改变BiVO₄的晶体结构,部分Bi³⁺离子被Cu²⁺取代,从而提高了BiVO₄的可见光催化活性。Cu掺杂BiVO₄催化剂能够在可见LED光照射下,活化过一硫酸盐(PMS)进行光催化降解染料橙黄Ⅱ。当催化剂投加量为0.5 g·L⁻¹、过一硫酸盐投加量为0.6 mmol·L⁻¹,反应60 min后,Cu掺杂BiVO₄催化剂对橙黄Ⅱ的降解率最高。经过Cu掺杂后,光生电子和空穴的分离效率有所提高,增强了BiVO₄的光催化活性。Cu-BiVO₄光催化剂经5次重复使用后,对橙黄Ⅱ的降解效率仍然可以达到78.3%以上,其展现出优异的催化稳定性。     

模拟可见光下掺杂TiO_2对甲醛溶液光催化降解

模拟自然条件下的可见光,以甲醛的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种（银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S、氯Cl）掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛水溶液的去除效果。用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。结果表明：Ce离子尽管有较大的半径但是主要还是掺杂到晶格中,Ce掺杂可以促进TiO2由非正分锐钛矿相向锐钛矿相和金红石相的转变,抑制载流子复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Ce掺杂TiO2在模拟可见光下光催化甲醛水溶液的能力得到明显提高。     

TiO2纳米粒子光催化降解室内挥发性有机污染物苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2粒子。通过X射线粉末衍射分析，晶相为锐钛矿和金红石混晶，晶粒尺寸约为13nm。以苯为目标污染物，研究了不同的苯初始浓度、氧气、催化剂的用量以及光源强度和波长对光催化效率的影响。结果发现，氧气可以提高光催化降解苯的效率；无论在有氧条件还是无氧条件下，随着苯初始浓度的降低，光催化效率升高；光源的强度和波长对光催化效率具有影响；对于光催化降解0．70μg／cm^3苯而言，最佳的TiO2投入量为0.1g。     

TiO2纳米粒子光催化降解室内挥发性有机污染物苯的研究

利用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2粒子.通过X射线粉末衍射分析,晶相为锐钛矿和金红石混晶,晶粒尺寸约为13 nm.以苯为目标污染物,研究了不同的苯初始浓度、氧气、催化剂的用量以及光源强度和波长对光催化效率的影响.结果发现,氧气可以提高光催化降解苯的效率;无论在有氧条件还是无氧条件下,随着苯初始浓度的降低,光催化效率升高;光源的强度和波长对光催化效率具有影响;对于光催化降解0.70μg/cm3苯而言,最佳的TiO2投入量为0.1g.