CdS-TiO_2/MWCNTs结构表征及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)负载的双组分复合半导体光催化剂CdS-TiO2/MWCNTs。通过透射电镜(TEM)、比表面分析(BET)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了CdS-TiO2/MWCNTs对甲苯降解的光催化性能。结果表明:纳米活性粒子CdS-TiO2均匀负载于MWCNTs上,比表面积、光吸收阈值和强度增大,活性粒子间以及活性粒子与载体之间具有协同作用,有利于光催化性能的提高,CdS-TiO2/MWCNTs在主波长为254 nm紫外光照射下对甲苯的降解效果较好,去除率可达55.3%。     

基于BP神经网络的多壁碳纳米管复合CdS-TiO_2光催化剂优化合成研究

基于CdS-TiO2/多壁碳纳米管(MWCNTs)光催化剂降解甲苯的正交实验数据,采用反向传播(BP)神经网络训练并建立了光催化剂合成条件设计的神经网络模型。以正交实验确定的4个主要影响因素作为输入层参数,以甲苯降解率作为输出层参数,将全部实验数据分为训练样本集和预测样本集。运行网络,系统误差为0.000 724,网络预测值与实验数据值相关系数达到0.989,说明该网络具有较好的训练精度及泛化能力。并利用训练好的神经网络预测得到CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂的最佳合成条件:焙烧温度为460℃,MWCNTs复合量为1.5%(质量分数),活性组元摩尔比(TiO2/CdS)=80∶1,水加入量为12%(体积分数)。     

纳米TiO_2/EP光催化降解罗丹明B废水的研究

通过溶胶-凝胶法制备出可漂浮于水面的膨胀珍珠岩（EP）负载型TiO2,研究其在水中对罗丹明B（RB）的去除效果、吸附降解动力学以及最佳工艺条件,并研究其多次回收再生后的降解效果。结果表明,浸渍3次的负载型TiO2光催化活性最高,回收5次后活性变化很小,降解率下降不到8%;光催化剂用量为0.2 g,20 mL初始浓度为10 mg/L和15mg/L RB溶液光照6 h后降解率分别达98%和74%。在实验浓度范围内,该光催化反应可用一级反应动力学方程描述。     

V/Ce共掺杂TiO2光催化降解甲醛的实验研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺杂、V掺杂、Ce掺杂、V/Ce共掺杂纳米TiO2光催化剂,并将其分别负载于瓷砖上,利用X射线衍射分析（XRD）和扫描电镜分析（SEM）技术对薄膜样品的结构和形貌进行了表征。通过对甲醛的降解实验评价光催化剂的光催化活性。实验结果表明,光催化剂的负载量、共掺杂离子的掺杂量、掺杂配比、煅烧温度影响纳米TiO2的光催化活性。V/Ce共掺杂TiO2光催化剂产生了协同效应,其光催化活性优于纯TiO2和单掺杂TiO2样品。     

Mg-Al-LDHs复合促进CdS光催化剂的可见光催化活性

采用过饱和沉淀法制备了镁铝层状双氢氧化物(Mg-Al-LDHs)载体,并通过水热法将高分散纳米CdS粒子负载于其上,得到了可见光响应和高活性的CdS/Mg-Al-LDHs复合光催化材料。通过XRD、SEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和BET等技术对催化剂进行了表征。结果表明,水热过程中,CdS纳米粒子的插层使Mg-Al-LDHs发生了剥离,由于剥离态Mg-AlLDHs较大的负载表面,与纯CdS纳米颗粒相比,负载的CdS纳米粒子的分散度较高、晶粒粒径较小且光吸收明显蓝移,这不仅增加了复合催化剂的活性位点,而且提高了负载CdS纳米粒子的光生电子-空穴对的氧化还原能力,从而使复合催化剂具有较高的反应活性。可见光条件下(λ420 nm),CdS/Mg-Al-LDHs复合材料光催化降解亚甲基蓝(MB)的活性明显高于纯CdS,当CdS的负载量为50%时,降解MB的活性与纯CdS相比提高了2.4倍。     

气-固流化床光催化氧化甲苯的研究

在自制的流化床光催化反应装置中研究了中低浓度（28～140 mg/m^3）甲苯的气相光催化降解过程,考察了光照时间、初始浓度、表观气速和催化剂负载量等因素对甲苯光催化降解率的影响规律.结果表明,紫外灯照射约1.5 h,甲苯的转化率达最大值,甲苯初始浓度越低,维持此最大值的时间越久;在一定低浓度范围内（28～55 mg/m^3）,甲苯的转化率不随浓度变化,符合一级反应动力学,浓度进一步增加,则甲苯的转化率下降;表观气速和催化剂负载量的最佳值分别为3.3Umf和0.19 g TiO2/g SiO2.     

微乳液法合成掺硫纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是提高,然后迅速降低;在600℃烧结2 h时催化剂的降解性能达到最佳。掺杂硫可提高TiO2的光催化活性,随着掺杂量的增加,催化剂对甲基橙的降解率先快速增加然后缓慢降低,当掺杂量为S/Ti（摩尔比）=0.01∶1时TiO2的光催化降解效果最好。催化剂在用量较小时迅速提高TiO2的光催化降解性能,而后随着用量的增大反而降低,当催化剂用量为1.5 g/L时,对甲基橙的降解效果最好。     

光催化降解模拟室内挥发性有机污染物研究

用浸渍-提拉法制备玻璃弹簧负载型TiO2薄膜催化剂,在自制的反应器中进行光催化降解由丙酮、甲苯、对二甲苯组成的模拟室内挥发性有机污染物VOCs研究.研究发现:催化剂中掺杂金属离子能影响催化剂的降解效果,降解效果依次为掺铈TiO2＞纯TiO2＞掺银TiO2;气体流量显著影响降解效果,丙酮、甲苯和对二甲苯的最佳降解流量分别为3、5、7 L/min;混合气体中非对称性的极性分子的降解效率高于对称性分子,导致丙酮、对二甲苯组分降解率降低,甲苯降解率增高.     

不同材料负载Ani/TiO2光降解印染废水

使用常见的工业材料:玻璃、铝片和镍网为载体,苯胺(Ani)作为氮掺杂剂,通过溶胶-凝胶法,制备了不同材料负载Ani/TiO2,并研究其在降解以酸性品红模拟的印染废水的光催化氧化性能。结果表明,玻璃、铝片和镍网负载Ani/TiO2最佳N/Ti值分别为0.250、0.040和0.040,并验证了N掺杂TiO2在日光利用方面的优势,提高了光催化剂的实际应用性;最佳pH值均为6～8;最佳处理初始浓度分别为10、12和12 mg/L;其光催化活性都会随着溶液深度的增加而降低;氧化剂硝酸铁的最佳投加浓度均为0.5×10-5到1.0×10-5mol/L;综合来看,玻璃负载Ani/TiO2的活性最高,铝片负载Ani/TiO2次之,镍网负载Ani/TiO2最差。     

TiO_2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有：X射线衍射光谱（XRD）、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂（H2O2）用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明：制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm（激光散法测定）,光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/（L.min）,平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2（含量30%）用量为0.2%（V/V）,光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

氮掺杂TiO_2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2（NDT）光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品（NDT350）具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

添加壳聚糖溶胶-凝胶法制备的TiO2光催化剂及其光催化性能研究

采用添加壳聚糖（CTS）的溶胶-凝胶法制备了具有较高光催化活性的TiO2光催化剂,并用XRD、TEM、BET和IR等手段对其进行表征。结果表明,CTS的添加使TiO2衍射强度增强、分散性提高、比表面积增大从而使光催化活性提高;用所制备的催化剂光催化降解甲基橙反应60min后,其去除率由不添加CTS所制备TiO2的32％提高到48％,TOC去除率由14％提高到23％。     

碘掺杂Ti02可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶一凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂（I-TiO2）,运用x-射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及x-射线光电子能谱（XPS）等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下（A〉420nm）以罗丹明B（RhodamineB,RhB）的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为n1：n^ti=0．05：l,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,l-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱（IR）,总有机碳（TOC）跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚（4-CP）的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生·OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

H4SiW12O40/TiO2/beads光催化降解亚甲基蓝的研究

以钛酸四丁酯为原料,空心微珠为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2/beads光催化剂载体,然后浸渍法制备出H4SiW12O40/TiO2/beads表面负载修饰型复合光催化剂,并运用SEM、XRD、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析。研究了H4SiW12O40/TiO2/beads对亚甲基蓝降解的光催化活性,考察了光强度、pH值、曝气量、底物浓度和催化剂用量等对催化效率的影响。实验结果表明,在中性条件下,H4SiW12O40/TiO2/beads催化剂的投加量为0.25 g/L,浓度为7.5 mg/L的亚甲基蓝溶液在250 W的紫外灯和600 W的可见光灯下光照60 min降解率分别可达到94.5%和55%。     

Fe^3＋掺杂TiO2/凹凸棒复合材料的光催化性能

采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了一系列Fe^3＋掺杂TiO2/凹凸棒（Fe^3＋-TiO2/ATP）复合光催化剂材料。在可见光条件下,以亚甲基蓝（MB）溶液的光催化降解反应,评价了样品的光催化性能,研究了TiO2负载量、Fe^3＋掺杂量和焙烧温度对复合材料光催化性能的影响。在单因素实验的基础上,采用正交实验设计（L25（53））优化了催化剂的制备条件。光催化实验结果表明,MB在复合材料上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood（L-H）动力学模型。正交实验结果表明,当TiO2负载量为15%、Fe^3＋掺杂量为0.5%和焙烧温度为550℃时,得到的复合材料对MB的光催化降解效率最佳,测得表观反应速率常数kapp为6.09×10^-3min^-1,反应4 h后MB的降解率（Dt）可达75.88%,相同实验条件下与P25（1.51×10^-3min^-1）相比较,反应速率提高了4.03倍,降解率提高了45.05%。另外,复合材料的沉降性能优于P25,易于分离,是一类有应用前景的复合光催化剂。敏世雄王芳魏立强王永生冯雷佟永纯韩玉琦     

TiO2光催化对微滤去除腐殖酸的膜污染控制研究

着重研究了不同紫外灯光源和照射时间条件下,TiO2光催化（PCO）对微滤去除腐殖酸过程中的膜污染控制,并探讨了膜污染的控制机理。研究结果表明,TiO2光催化能有效提高微滤对腐殖酸的去除,同时降低膜通量的下降,起到有效控制膜污染的作用。进一步的实验分析表明,TiO2光催化控制膜污染的主要机理在于将腐殖酸降解为易于被TiO2吸附的小分子量物质,吸附腐殖酸降解产物后的TiO2聚合颗粒粒径增大,易于在膜表面形成更为松散的沉积层,并使膜污染从以膜孔堵塞和沉积层污染为主转化为以沉积层污染为主的可逆性污染。     

铂铈共掺杂纳米TiO2的制备、表征及光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,过氧化氢为氧化剂,采用简单易行的低温氧化法制备出晶粒尺寸较小（平均尺寸25nm）的二氧化钛纳米粒子。通过贵金属Pt掺杂TiO2（Pt-TiO2）、稀土元素Ce掺杂TiO2（Ce-TiO2）和Pt、Ce共掺杂TiO2（Pt／Ce-TiO2）的掺杂的方法对二氧化钛进行改性。通过XRD,XPS,TEM,紫外漫反射等表征手段对制备的样品进行表征。通过可见光下降解罗丹明B来测试其光催化活性。实验结果表明,由ce掺杂的TiO2光催化剂对有机污染物的最大降解能力略大于Pt掺杂的TiO2,2种元素进行共同掺杂时对应的TiO2光催化剂降解能力最大。