TiO_2光催化降解活性艳兰KN-R的研究

以纳米TiO2为光催化剂,以活性艳兰KN-R为模拟染料废水,研究了溶液pH值、TiO2投加量、H2O2用量及染料初始浓度对染料脱色率的影响。结果表明,活性艳兰KN-R的脱色率随溶液pH值的升高及染料初始浓度的降低而增大;TiO2和H2O2的投加量均存在一个最佳值,在本实验条件下,它们分别为0.5g/L和2.0×10-2mol/L,低于或超过该值都会导致染料脱色率的下降。在适宜的操作条件下,活性艳兰KN-R的脱色率可达98%以上,化学需氧量(COD)的去除率在70%以上。     

氮掺杂型纳米TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能研究

采用钛酸四丁酯为原料,以氨水水解-沉淀法制备出了氮掺杂型纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、XPS、UV-Vis等手段对其进行表征;并通过对偶氮染料橙黄G的降解反应,研究了N/TiO2在可见光及太阳光下的光催化性能,探讨了pH值、外加H2O2氧化剂对光催化降解率的影响,并与P25型纳米TiO2进行了对比.结果表明,在可见光下,N/TiO2对橙黄G具有较高的催化活性,反应150min后降解率可达96.29%,显著高于P25型TiO2(42.55%);在太阳光下,N/TiO2对橙黄G的光催化降解速率较快,反应60min降解率与P25型TiO2基本相同,分别为99.37%、99.94%;较低的pH值环境并适量添加H2O2可显著提高N/TiO2催化效率,在可见光及太阳光下的最佳pH值均为2～3,最佳H2O2加入量分别为0.5mL·L-1、1.5 mL·L-1.     

纳米金红石TiO2的转晶及声催化降解偶氮品红的研究

利用超声波结合过氧化氢(H2O2)使纳米金红石型TiO2转晶,制备出了大约含有30%锐钛相的转晶纳米TiO2.通过TiO2催化超声降解偶氮品红的研究证实了转晶纳米TiO2粉末具有明显的声催化活性.除此之外,还考察了各种因素对转晶纳米TiO2催化超声降解偶氮品红反应的影响.结果表明,在转晶纳米TiO2催化剂的作用下,偶氮品红的超声降解效果明显优于使用纳米金红石型和纳米锐钛型TiO2的情况.偶氮品红的声催化降解过程符合一级动力学反应.在超声波频率40 kHz、输出功率50 W、催化剂用量1000 mg·L-1、pH为5.00、温度为20℃、偶氮品红水溶液初始浓度20 mg·L-1的条件下,照射40 min时的降解率即可达到75%以上.     

上转换发光剂掺杂纳米TiO2的制备及可见光降解乙基紫的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光剂40CdF₂·60BaF₂·1.6Er₂O₃,此上转换发光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外光发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转换发光剂掺杂的纳米TiO₂可见光光催化剂.利用X-射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以乙基紫染料为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂的纳米TiO₂粉末的催化性能进行了对比.结果表明,作为掺杂成分的上转换发光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO₂粉末吸收利用,在可见光照射12.0 h后乙基紫降解率达到了99.68%,大大高于未掺杂纳米TiO2时的降解率.     

在TiO2催化剂上苯酚光催化氧化反应研究1．降解产物分布及反应途径

选择ＴｉＯ２粉末催化剂，考察了在中压汞灯作用下，苯酚光催化氧化途径及产物分布。对反应过程中的羟基物、羧酸及二氧化碳３个反应阶段的产物进行了详细的全组份分析。对其中８种主要产物追踪其浓度的变化。尤其对目前人们尚地确定的中间极性物，进行很好的分离测定。     

活性炭负载纳米TiO2对腐殖酸光催化降解动力学

采用溶胶-凝胶法制备了以颗粒活性炭(GAC)为载体的纳米TiO2/AC复合催化剂,并将其用于腐殖酸的光催化降解.动力学研究表明,TiO2/AC光催化降解腐殖酸过程可用Langmuir-Hinshelwood(L-H)动力学模式表示.L-H表观反应速率常数KLH=0.1124mg·L-·1min-1,吸附平衡常数K*=0.3402L·mg-1.活性炭负载TiO2对腐殖酸的光催化降解过程,体现了活性炭与TiO2的协同作用,活性炭的吸附作用提高了光催化反应速率.     

Fe/Mn-PAC催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解活性艳蓝KN-R性能

为获得高效去除活性艳蓝的方法,采用浸渍煅烧法制备了Fe/Mn-PAC催化剂,对催化剂的表面形态和结构进行表征,研究了不同因素对KN-R降解效果的影响,以及催化剂的重复利用性和稳定性。结果表明：Fe/Mn-PAC催化剂表面粗糙,具有较多的微孔结构,催化剂表面的金属氧化物为致密的地衣状结构,有利于提升催化剂的催化性能。在催化剂投加量为400 mg/L,初始pH为7.5,Fe/Mn进料比为1∶1及负载量为4%时,Fe/Mn-PAC表现出最佳的催化KN-R降解的反应活性,45 min内KN-R去除率高达90%以上;经过5次回收利用,去除率仍可达到84.7%。研究结果证明了Fe/Mn-PAC催化剂具有优异的催化能力和出色的结构稳定性,为实现印染废水中活性艳蓝KN-R的有效去除提供了技术支持。     

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%.     

Zr/TiO2纳米颗粒的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯,乙醇为原料,用固相合成法制备了Zr/TiO2纳米颗粒,用XRD、TEM对其组成、颗粒大小、形貌进行了表征.通过对罗丹明B的降解反应,考察了Zr/TiO2的光催化活性.结果表明,Zr/TiO2为纳米颗粒,平均粒径为12.7 nm左右,且颗粒均匀;掺杂金属离子Zr提高了TiO2光催化效率,掺杂2.0%Zr的催化剂活性最高.Zr/TiO2的光催化反应,首先是反应物在Zr/TiO2表面发生吸附作用,然后进一步发生光催化降解.     

纳米TiO2薄膜光催化降解2,4-二氯酚的动力学研究

以主波长为365nm的紫外光灯为光源，纳米TiO2薄膜为光催化剂，研究了2，4-二氯酚光催化降解的产物及Cl^-对2，4-二氯酚光催化反应动力学的影响，并进一步探讨了Cl对2，4-二氯酚光解影响的机理，2，4-二氯酚可以经光催化氧化被彻底矿化，结合外加Cl^-对2，4-二氯酚光催化降解的影响和L-H反应动力学分析，可以认为Cl^-对2，4-二氯酚光催化降解的抑制作用，是由于Cl^-与2，4-二氯酚在TiO2表面竞争同一活性位点所致。因此，当光催化反应进行到Cl^-在TiO2表面竞争性吸附较强时，在反应动力学方程中必须考虑Cl^-的竞争性作用。     

Degradation of dyestuff wastewater using visible light in the presence of a novel nano TiO2 catalyst doped with upconversion luminescence agent

IntroductionEvery year ,the dyeing processes and dye productionbring large amounts of wastewaters containing highconcentration poisonous organic compounds ( Neppolian,2002 ; An, 2002) . If not being treated properly andbetimes , the wastewaters will serio…     

可见光响应Pr3+:Y2SiO5/ TiO2薄膜的制备

目的研究层涂法制备Pr~(3+):Y_2SiO_5/TiO_2复合薄膜的结构与可见光催化性能。方法分别以钛酸丁酯(TBOT)和正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制得TiO_2凝胶和Pr掺杂的Y_2SiO_5凝胶,以碳纤维为薄膜载体,并通过浸渍提拉法制备Pr~(3+):Y_2SiO_5/TiO_2层涂薄膜,研究层涂法制备复合薄膜对复合薄膜结构、形貌以及光催化效果的影响。结果复合薄膜具有明显的分层界限,形貌较平整,有较少龟裂;复合薄膜性能受涂覆次序的影响较大。结论依次将Pr~(3+):Y_2SiO_5和TiO_2涂覆在碳纤维上的复合薄膜具有较好的光催化性能,可见光光照2 h,对亚甲基蓝的脱色率达到94%,其可见光催化效率高于TiO_2薄膜的59%。     

纳米锐钛型TiO2催化超声降解甲基对硫磷农药的研究

采用高温活化处理过的纳米锐钛型TiO2 为催化剂,研究了各种因素对有机磷农药的代表性化合物———甲基对硫磷超声降解反应的影响.结果表明,在纳米锐钛型TiO2 的作用下,甲基对硫磷的超声降解效果明显优于单纯使用超声的降解.降解过程符合一级动力学反应.在超声波频率40kHz,输出功率5 0W ,催化剂用量10 0 0mg·L- 1 ,pH为5 0 0 ,温度为2 0℃,甲基对硫磷水溶液初始浓度5 0mg·L- 1 的条件下,5 0min时的降解率即可达到95 %以上.     

镍掺杂二氧化钛光催化剂的制备与光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了镍掺杂的二氧化钛,采用紫外可见分光光度计、傅里叶红外分光光度计、X衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对结果进行了表征。表征结果表明在550℃下煅烧的产物主要是锐钛型二氧化钛,镍的掺杂使得二氧化钛的紫外可见反射光谱明显红移,且镍掺杂二氧化钛的粒度减小,团聚程度下降。以活性艳蓝KN-R为模型降解目标物,通过比较镍掺杂二氧化钛、纯二氧化钛以及标准P25二氧化钛的光催化性能发现镍掺杂二氧化钛的光催化活性最好。当钛酸正丁酯/乙醇比为1:25;钛酸正丁酯/冰乙酸比为1:1;钛酸正丁酯/硝酸镍比为1 000:3;煅烧温度为550℃,煅烧时间为2 h时,镍掺杂二氧化钛的光催化效率最高,达到73.3%。     

水热合成温度对纳米TiO2特性及其可见光波段光催化性能的影响

以乙醇-丙酮-吡啶为溶剂，采用水热法制备了在可见光波段（≤450nm）具有良好光催化活性的纳米TiO2粉体,通过XRD、TEM、DTA、漫反射谱（DRS）与光电压谱等手段，研究了水热合成温度及250℃热处理对合成纳米TiO2粉体的材料特性，以及在可见光激发下纳米TiO2对甲基橙光催化降解的影响．结果显示，纳米TiO2晶型（锐钛矿）与粒径不随水热合成温度及热处理（250℃）条件的变化发生明显改变；各样品的表面吸附物状态以及可见光响应特性在未经热处理时随水热合成温度变化发生明显变化，而在经250℃热处理后则差异不明显；样品的表面吸附物状态、可见光响应以及可见光催化活性之间有显著关联，水热合成温度显著地影响了纳米TiO2粉体的表面吸附物状态及可见光催化活性。     

BiOCl/TiO_2复合材料的可见光活性及机理研究

采用水热法和溶胶凝胶法制备新型BiOCl/TiO2复合材料并明确了最优的掺杂比例(2%).随后利用X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(DRS)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对该材料进行表征.由于禁带宽度较大,纯BiOCl和TiO2的可见光催化性能极差,然而二者复合后,同条件下的苯降解率却大幅提升,可以达到40%以上.经证实,催化剂制备过程中,Bi的状态发生变化,在TiO2导、价带之间插入新的能级,使其禁带宽度变窄,电子可以实现可见光跃迁.     

氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)的制备及可见光催化活性的研究

以氨水为氮源,氢氟酸为氟源,采用溶胶-凝胶法制备了氮氟掺杂二氧化钛(N,F-TiO2)光催化剂,并通过X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)技术对其晶型和形态进行表征.最后以酸性红B为模型污染物,探讨了N和F加入量、焙烧温度、焙烧时间、照射时间、催化剂用量、溶液初始浓度和照射功率等因素对N,F-TiO2可见光催化活性的影响.结果表明,制备的N,F-TiO2以锐钛型为主,N和F的掺杂对TiO2的晶相没有明显改变,但可以扩大TiO2的可见光响应范围.当N和F的加入量均为2.0%,且在500℃下焙烧40 min时,得到的N,F-TiO2的可见光催化活性明显高于单N或单F掺杂的TiO2(N-TiO2或F-TiO2).对于50 mL浓度为10.0 mg·L-1的酸性红B溶液,当催化剂加入量为1.5 g·L-1,128W光照3.0 h,溶液pH=5.6时,去除率为85.40%.适当延长光照时间至4.0 h,降解率几乎可达100%.另外,研究还证明了N,F-TiO2催化可见光降解过程中有.OH自由基生成.     

晶面协同TiO2的制备及其可见光催化特性

以不同氟化物为晶面控制剂,采用超声辅助-溶胶凝胶法制备｛001｝和｛101｝晶面协同的F-TiO₂,借助XRD、TEM和EDS表征其物相结构、微观形貌和元素组成,通过改变氟化物种类和添加量确定F-TiO₂的最佳制备条件,并探讨其可见光催化过程中的主要活性物种及作用机理,研究关键反应参数对F-TiO₂光催化活性的影响.结果表明,引入NH₄F、NaF和HF可调控TiO₂沿｛001｝、｛101｝晶面生长,同时F^-掺杂能够增大材料的比表面积,制备所得材料的光催化性能均高于纯TiO₂.但在NaBF₄调控下合成的TiO₂为锐钛矿/金红石/Na₃TiF₆三相共存的半导体耦合结构,可见光催化活性显著下降.当NH₄F添加量为0.1 g时,材料显示出最强的光催化性能,可见光照射60 min后RhB的降解率为97.24%,矿化率达78.39%.降解反应符合一级反应动力学规律,速率常数为0.1321 min^-1.通过自由基捕获实验和ESR测试发现,h⁺、·OH均以关键活性因子参与F-TiO₂的可见光催化过程.F-TiO₂光催化活性增强主要归因于｛001｝和｛101｝晶面的协同作用和表面异质结的形成,其能有效提高光催化反应过程中光生电子空穴对的分离和迁移效率.在可见光照射下,适当增加催化剂投加量,降低RhB初始浓度,控制溶液为中性环境,可显著提高材料的降解速率.     

Efficient visible light photo-Fenton-like degradation of organic pollutants using in situ surface-modified BiFeO3 as a catalyst

The visible light photo-Fenton-like catalytic performance of BiFeO₃ nanoparticles was investigated using Methyl Violet (MV), Rhodamine B (RhB) and phenol as probes. Under optimum conditions, the pseudo first-order rate constant (k) was determined to be 2.21×10^-2, 5.56×10^-2 and 2.01×10^-2 min^-1 for the degradation of MV (30 μmol/L), RhB (10 μmol/L) and phenol (3 mmol/L), respectively, in the BiFeO₃-H₂O₂-visible light (Vis) system. The introduction of visible light irradiation increased the k values of MV, RhB and phenol degradation 3.47, 1.95 and 2.07 times in comparison with those in dark. Generally, the k values in the BiFeO₃-H₂O₂-Vis system were accelerated by increasing BiFeO₃ load and H₂O₂ concentration, but decreased with increasing initial pollutant concentration. To further enhance the degradation of pollutants at high concentrations, BiFeO₃ was modified with the addition of surface modifiers. The addition of ethylenediamineteraacetic acid (EDTA, 0.4 mmol/L) increased the k value of MV degradation (60 μmol/L) from 1.01×10^-2 min^-1 in the BiFeO₃-H₂O₂-Vis system to 1.30 min^-1 in the EDTA-BiFeO₃-H₂O₂-Vis system by a factor of 128. This suggests that in situ surface modification can enable BiFeO₃ nano-particles to be a promising visible light photo-Fenton-like catalyst for the degradation of organic pollutants.