漂浮型BiOCl0.6I0.4/GO光催化剂的制备及其除藻性能

通过以膨胀珍珠岩（EP）为载体,水浴加热原位合成漂浮型BiOCl_0.6I_0.4/GO光催化剂,并研究其在可见光下对铜绿微囊藻的去除效果.利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、X射线能谱（XPS）等方法对合成样品的组成和形貌结构进行了表征.结果显示,BiOCl_0.6I_0.4/GO/EP复合材料比BiOCl_0.6I_0.4/EP和GO/EP具有更强的光催化除藻效果,且在4次循环使用之后仍有较好的光催化活性.此外,自由基捕获实验证明光催化反应中光生空穴（h⁺）是藻类失活的主要活性物质.最后,根据能带分析和自由基捕获试验提出BiOCl_0.6I_0.4/GO/EP复合材料的反应机理.     

金银合金纳米颗粒的可控合成及其光催化性能

以果糖为还原剂和表面活性剂,可控合成了平均粒径小于14.6nm的金银（Au-Ag）合金纳米颗粒.基于一步法,改变合成时间（1~8min）,Au-Ag合金纳米颗粒的成分及其表面等离子共振（SPR）波长被连续调控.采用UV-Vis、EDX、ICP、XPS、TEM、HR-TEM和SAED等分析手段对Au-Ag合金纳米颗粒进行表征,发现制备的合金纳米颗粒具有均匀的成分和合金结构.由于Au、Ag两元素的协同作用,Au-Ag合金纳米颗粒在4-硝基苯酚的光催化降解反应中表现出了优异的光催化活性和稳定性.除了改变Au-Ag合金纳米颗粒的添加量,光催化反应的动力学速率常数还可通过改变合金成分来线性调节.基于可控合成,动力学速率常数甚至可通过Au-Ag合金纳米颗粒的合成时间来线性调控.上述控制动力学速率常数的方法可为其他的光催化反应提供参考.     

碳量子点修饰石墨相氮化碳光催化降解罗丹明B的研究

利用抗坏血酸（AA）对石墨相氮化碳（g-C₃N₄）进行改性,制备出表面含有碳量子点（CQDs）的催化剂CQDs/g-C₃N₄.通过X射线衍射（XRD）、紫外可见光漫反射（UV-Vis DRS）、透射电镜（TEM）、光致发光光谱（PL）、X射线光电子能谱（XPS）对催化剂进行结构、形貌、光学性能测试.发现CQDs很好的负载到了g-C₃N₄表面,增加了催化剂表面活性位点.UV-Vis DRS表明碳量子点能够使催化剂的吸收光谱发生红移,同时缩小了催化剂的带隙宽度,增强了对光的吸收能力.光致发光光谱则显示了碳量子点的修饰能够有效的抑制光生电子空穴对的复合,从而提高光催化性能.通过光降解实验表明0.01g CQDs/g-C₃N₄催化剂在80℃下,3h对罗丹明B（RhB）的降解率为57.2%.捕获剂实验则说明了超氧自由基（·O₂^-）在光降解体系中起到了促进反应速率的作用.     

纳米TiO2的凝胶网格沉淀法制备及其光催化性能

以明胶为反应介质,采用凝胶网格沉淀法制备纳米TiO2光催化剂,利用TG-DTA、XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis、FL等分析测试手段对制备过程、样品的结构和性能进行了研究.结果表明,利用凝胶网格沉淀法不仅能够控制纳米微粒的晶相和大小,而且可防止沉淀物相互聚集和团聚,获得的纳米微粒粒径更小,分散性更好.以染料罗丹明B溶液为目标降解物,1h的降解率为98%.最佳光催化剂的合成条件为8%明胶浓度、650℃煅烧2h.     

两种粒径纳米银对Nitrosomonas europaea的毒性效应

为明晰不同粒径纳米银（AgNPs）对欧洲亚硝化毛杆菌（Nitrosomonas europaea）的毒性效应,采用室内培养方式,探究10nm和50nm的AgNPs对N.europaea生长、氮转化能力、细胞结构、活性氧生成和功能基因表达的影响.结果表明,AgNPs暴露抑制N.europaea生长,随着暴露时间的延长,细菌生长抑制率增加,在4h达到最大值;培养基中NH₄⁺向NO₂^-转化速率减缓,N.europaea的铵态氮转化能力降低;扫描电镜（SEM）图像显示AgNPs造成部分细菌表面塌陷且有孔洞,细胞膜受损严重;透射电镜（TEM）图像显示AgNPs造成细菌内部核物质消融,细胞质膜界限模糊;流式细胞仪（FCM）检测发现AgNPs增加细胞内活性氧的生成;qRT-PCR技术对AgNPs暴露后N.europaea功能基因amoA、hao、merA表达进行测定,发现AgNPs抑制N.europaea功能基因的转录表达.综上所述,AgNPs通过与细胞膜相互作用和产生氧化应激损伤N.europaea,抑制amoA和merA的表达,进而影响铵态氮转化过程,且小粒径AgNPs的毒性强于大粒径.     

介孔氮化碳光催化降解诺氟沙星的动力学机制

采用一种简单高效的制备方法,利用SiO₂为模板制备出具有更高催化活性的介孔氮化碳材料（mpg-C₃N₄）,并通过透视电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、氮气吸脱附测试（BET）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、光电子能谱（XPS）对mpg-C₃N₄的形貌、组成结构进行表征.结果显示,mpg-C₃N₄表面存在大量直径约12nm的孔状结构,与g-C₃N₄相比,比表面积大幅度增大,并因此提供了更多的活性位点从而提高其光催化活性.使用紫外可见漫反射光谱（UV-vis DRS）和荧光光谱（PL）对其光电化学性能进行测试.结果表明介孔材料的引入使得氮化碳的吸收光谱发生红移,并降低了光生电子-空穴对复合率,从而提高对可见光利用效率.通过对诺氟沙星（NOR）的降解与吸附实验研究表明,NOR的光催化降解过程符合一级动力学和Langmuir-Hinshelwood动力学模型,而mpg-C₃N₄对NOR的吸附符合二级动力学,表明NOR的光催化降解主要发生在催化材料的表面且以化学吸附为主.吸附实验表明mpg-C₃N₄在30min内可以吸附56.78%的NOR,降解实验显示,光解1.5h后,超过90%的NOR可被降解.相比体相g-C₃N₄,mpg-C₃N₄表现出良好的吸附性能和光催化性能.pH值影响实验表明pH值约为7.41时达到最佳降解效果,主要归因于药物形态与材料表面电荷作用.淬灭实验表明O₂^·-和h⁺是降解体系中的主要活性物质.     

CeO2形貌结构对催化湿式空气氧化苯酚性能的影响

采用水热法、沉淀法和溶胶凝胶法制备了3种不同形貌的CeO₂催化材料,并将其用于湿式空气氧化苯酚水溶液过程中,探讨了CeO₂形貌结构对催化湿式氧化苯酚水溶液性能的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等手段对CeO₂催化材料进行了表征.结果表明,水热法制备的CeO₂催化材料表现出较好催化性能,主要原因是水热法合成的CeO₂呈现交错的纳米棒状结构,主要暴露（220）晶面,且沿着（220）晶向生长.在反应温度为200℃、空气压力为2MPa、苯酚初始浓度500mg/L的条件下,最终（240min）COD的去除率为95.5%.     

CeO2形貌结构对催化湿式空气氧化苯酚性能的影响

采用水热法、沉淀法和溶胶凝胶法制备了3种不同形貌的CeO₂催化材料,并将其用于湿式空气氧化苯酚水溶液过程中,探讨了CeO₂形貌结构对催化湿式氧化苯酚水溶液性能的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、程序升温还原（TPR）等手段对CeO₂催化材料进行了表征.结果表明,水热法制备的CeO₂催化材料表现出较好催化性能,主要原因是水热法合成的CeO₂呈现交错的纳米棒状结构,主要暴露（220）晶面,且沿着（220）晶向生长.在反应温度为200℃、空气压力为2MPa、苯酚初始浓度500mg/L的条件下,最终（240min）COD的去除率为95.5%.     

磁性吸附剂MZFS吸附偶氮染料中性红的性能及机理

利用正硅酸乙酯水解制备得到"核-壳"结构的磁性吸附剂MZF@SiO₂（MZFS），采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、振动样品磁强计（VSM）和傅利叶变换红外光谱（FT-IR）对MZFS的结构和性能进行表征，并研究MZFS对偶氮染料中性红（NR）的吸附性能.结果表明，拟二级动力学和Freundlich模型均能较好地描述该吸附过程，吸附过程的速率控制步骤为化学吸附；吸附自由能E为0.472-0.773kJ/mol，△G为-20~0kJ/mol，△H为37.5kJ/mol，表明该过程是以物理吸附为主的自发吸热过程.FT-IR结果表明吸附的主要作用力为分子间氢键，MZFS可采用15% wt H₂O₂进行原位再生.研究结果能为偶氮染料废水处理方法的革新提供基础理论数据.     

载体平衡离子对MnOx/ZSM-5催化NH3-SCR性能影响

采用不同平衡离子（H⁺、Na⁺和NH₄⁺）的ZSM-5改性分子筛制备MnO_x/ZSM-5催化剂,研究平衡离子对氨选择催化还原（NH₃-SCR）反应活性的影响.NH₃-SCR反应结果表明,NH₄-ZSM-5为载体时,催化剂表现出优异的低温SCR活性,而H-ZSM-5为载体的催化剂则在高温范围对NO_x具有较高的转化率.XRD、TEM、BET、Raman、H₂-TPR、XPS等表征结果显示,平衡离子可明显影响MnO_x在催化剂中的分散位置以及氧化还原性质.MZ-NH₄催化剂中活性组分MnO_x分散在载体外表面,颗粒尺寸较大,主要以Mn³⁺形式存在,对NO具有较强的氧化能力,进而促进“快速SCR”反应的进行.而H-ZSM-5为载体时,MnO_x主要被限域在载体孔道内形成限域催化剂,主要以Mn⁴⁺形式存在.活性研究和表征结果证明,活性组分分散在催化剂外表面,更有利于低温SCR反应的进行.     

纳米银对聚磷菌吸磷和释磷的影响及毒性效应

利用硼氢化钠还原硝酸银,并使用聚乙烯醇（PVA）作为分散剂,制备出分散良好、粒径为（14±3）nm的纳米银颗粒,考察了其对聚磷菌（Microlunatus phosphovorus）好氧吸磷和厌氧释磷的影响,以及产生的毒性效应.结果表明,在好氧状态下,7mg/L的纳米银能够完全抑制聚磷菌的生长（P <0.01）,达到10mg/L时才能完全抑制聚磷菌的吸磷能力（P=0.01）;在厌氧状态下,大于20mg/L的纳米银才使聚磷菌释磷能力受到部分抑制（P <0.05）.活性氧簇（ROS）和扫描电子显微镜（SEM）的检测结果表明,纳米银使细菌体内ROS水平降低,部分细菌菌体表面塌陷,这说明,纳米银不但可以毒害聚磷菌菌体表面,还可以降低菌内ROS水平.     

Microwave-assisted continuous flow phytosynthesis of silver nanoparticle/reduced graphene oxide composites and related visible light catalytic performance

The creation of an environmentally friendly synthesis method for silver nanomaterials (AgNPs) is an urgent concern for sustainable nanotechnology development. In the present study, a novel straightforward and green method for the preparation of silver nanoparticle/reduced graphene oxide (AgNP/rGO) composites was successfully developed through the combination of phytosynthesis, continuous flow synthesis and microwave-assistance. Oriental persimmon (Diospyros kaki Thunb.) extracts were used as both plant reducing and capping agents for fast online synthesis of AgNP/rGO composites. The experimental parameters were optimized and the morphologies of the prepared materials were investigated. The characterization results reveal that spherical AgNPs were quickly synthesized and uniformly dispersed on rGO sheets using the proposed online system. Fourier transform infrared spectroscopy analysis confirmed that phenols, flavonoids, and other substances in the plant extracts played a decisive role in the synthesis of AgNP/rGO composites. Using sodium borohydride (NaBH₄) degradation of p-nitrophenol (4-NP) as a model, the catalytic activity of the prepared AgNP/rGO materials was evaluated. The complete degradation of 4-NP was achieved within 12 min through the use of AgNP/rGO materials, and the composite had a much better catalytic activity than the bare AgNPs and rGO had. Compared with the conventional chemical method, our online method is facile, fast, cost-efficient, and environmentally friendly.     

Water chemistry controlled aggregation and photo-transformation of silver nanoparticles in environmental waters

The inevitable release of engineered silver nanoparticles (AgNPs) into aquatic environments has drawn great concerns about its environmental toxicity and safety. Although aggregation and transformation play crucial roles in the transport and toxicity of AgNPs, how the water chemistry of environmental waters influences the aggregation and transformation of engineered AgNPs is still not well understood. In this study, the aggregation of polyvinylpyrrolidone (PVP) coated AgNPs was investigated in eight typical environmental water samples (with different ionic strengths, hardness, and dissolved organic matter (DOM) concentrations) by using UV–visible spectroscopy and dynamic light scattering. Raman spectroscopy was applied to probe the interaction of DOM with the surface of AgNPs. Further, the photo-transformation and morphology changes of AgNPs in environmental waters were studied by UV–visible spectroscopy, inductively coupled plasma mass spectrometry, and transmission electron microscopy. The results suggested that both electrolytes (especially Ca^2 + and Mg^2 +) and DOM in the surface waters are key parameters for AgNP aggregation, and sunlight could accelerate the morphology change, aggregation, and further sedimentation of AgNPs. This water chemistry controlled aggregation and photo-transformation should have significant environmental impacts on the transport and toxicity of AgNPs in the aquatic environments.     

纳米银在环境水样和实验介质中的理化性质和毒性效应

纳米银在自然环境中的理化性质可能严重影响其环境效应,本文的目的是为了比较纳米银在自然水样和实验介质条件下的理化性质和毒性效应.实验表征了粒径4 nm表面包裹物为油胺的纳米银,在不同介质条件下的粒径和团聚性,并进一步研究了不同环境介质条件下纳米银暴露对枯草芽孢杆菌的毒性效应.透射电镜照片显示油胺包裹的4 nm纳米银在环境介质中发生明显团聚.油胺包裹的4 nm纳米银暴露会抑制培养基中细菌的生长速率,降低生理盐水溶液中细菌的存活率.纳米银在实验条件下对细菌的毒性呈一定剂量效应关系,但是在环境水样中剂量效应关系不明显.低浓度纳米银在环境水样中的毒性比其在实验介质中弱.纳米银的透析袋暴露实验中,细菌的存活率有显著提升,揭示纳米银与细菌的直接相互作用对毒性效应有重要作用.与实验条件的培养基和生理盐水介质相比,环境水样中的纳米银更趋向以团聚形式存在,与细菌的相互作用几率减小,因此纳米银在环境介质中对细菌的毒性会降低.     

纳米银对小球藻光合作用和呼吸作用的影响

使用硼氢化钠还原硝酸银,聚乙烯醇(PVA)作为分散剂,制备出粒径为(7 ± 3)nm的纳米银,分别使用计数法和溶解氧法,研究了纳米银对小球藻(Chlorella vulgaris)生长、光合作用和呼吸作用的影响,并调查了对叶绿素a的抑制状况.结果显示,黑暗条件下加入3mg/L的纳米银,基本抑制了小球藻的呼吸作用,当暴露于4mg/L的纳米银时,小球藻生长的抑制率为93%;而光照条件下加入10mg/L纳米银时,才能抑制其光合作用,此时对小球藻生长的抑制率达到90%.光照时,叶绿素a在10mg/L纳米银的作用下,抑制率达到77%.研究表明了纳米银对小球藻呼吸作用有很强的抑制作用,对光合作用的影响可能通过抑制叶绿素a的合成或破坏叶绿体的结构来完成;光照能够明显减弱纳米银的毒性.     

纳米银与微塑料在模拟垃圾填埋柱中的共迁移特征

以模拟垃圾填埋柱和人工配制渗滤液,探讨了纳米银（AgNPs）和微塑料（MPs）在垃圾填埋场中的迁移行为.结果发现,无论是单体系还是二元体系,随着填埋时间增长,AgNPs和MPs颗粒在渗滤液中稳定性增强,在填埋场中迁移能力增大,可能导致填埋中晚期有更多的污染颗粒随渗滤液流出填埋场.当AgNPs和MPs共存时,相对于单体系促进了AgNPs的迁移而轻微地抑制了MPs的迁移.结合DLVO理论和胶体过滤理论分析,一方面是由于流动性更高的MPs可作为AgNPs的载体,同时与AgNPs竞争固相介质上的吸附位点,从而促进AgNPs的迁移.另一方面,共存的AgNPs降低了MPs颗粒的表面负电荷使其稳定性减弱,并通过预沉积在固相介质上提供额外的MPs沉积位点,从而抑制MPs的迁移.     

Ce/TiO2/g-C3N4异质结的制备及光催化降解PFOA反应机制

采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳（Ce/TiO₂/g-C₃N₄）异质结催化剂，通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能，并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸（PFOA）废水的降解效果.结果表明，Ce/TiO₂/g-C₃N₄分散性好，粒径小于20 nm，金属Ce的掺入及TiO₂/g-C₃N₄异质结的生成，有效抑制了光生电子和空穴对的复合，使复合光催化剂禁带宽度减小，光吸收范围增大，光催化性能得到明显提升.在pH值为2，PFOA浓度为4 mg·L^-1，催化剂投加量为1 g·L^-1的条件下，可见光照射180 min后，可降解94.4%的PFOA，脱氟率为38.6%.降解过程符合准一级反应动力学，速率常数为0.522 h^-1.通过HPLC-MS分析降解产物，同时结合氟元素物料平衡的计算结果，认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后，在光生空穴和活性自由基的作用下，以自由基机理逐步脱去CF₂生成短链的PFCAs，同时生成氟离子.     

Interaction of silver nanoparticles with mediterranean agricultural soils: Lab-controlled adsorption and desorption studies

The production of silver nanoparticles (AgNPs) has increased tremendously during recent years due to their antibacterial and physicochemical properties. As a consequence, these particles are released inevitably into the environment, with soil being the main sink of disposal. Soil interactions have an effect on AgNP mobility, transport and bioavailability. To understand AgNP adsorption processes, lab-controlled kinetic studies were performed. Batch tests performed with five different Mediterranean agricultural soils showed that cation exchange capacity and electrical conductivity are the main parameters controlling the adsorption processes. The adsorption kinetics of different sized (40, 75, 100 and 200?nm) and coated (citrate, polyvinylpyrrolidone and polyethyleneglycol (PEG)) AgNPs indicated that these nanoparticle properties have also an effect on the adsorption processes. To assess the mobility and bioavailability of AgNPs and to determine if their form is maintained during adsorption/desorption processes, loaded soils were submitted to leaching tests three weeks after batch adsorption studies. The DIN 38414-S4 extraction method indicated that AgNPs were strongly retained on soils, and single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry confirmed that silver particles maintained their nanoform, except for 100?nm PEG-AgNPs and 40?nm citrate-coated AgNPs. The DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid) leaching test was more effective in extracting silver, but there was no presence of AgNPs in almost all of these leachates.     

TiO2纳米粉体材料的制备及其脱除Hg蒸气污染物的研究

燃煤电站产生的汞污染物,是最难控制的巨毒、痕量污染物之一,已引起国内外广泛的研究兴趣.通过液相法制备了两种TiO2纳米粉体材料,对其结构和形貌采用TEM、BET和XRD进行了表征测试,在固定床反应器条件下初步测定了TiO2纳米粉体对单质汞Hg0污染物的脱除效果,研究表明,脱除效率随温度的升高而增加,最高可达60%.     

Synthesis, characterization, and photocatalytic activity of porous La–N–co-doped TiO2 nanotubes for gaseous chlorobenzene oxidation

The photocatalytic oxidation of gaseous chlorobenzene(CB) by the 365 nm-induced photocatalyst La/N–Ti O2, synthesized via a sol–gel and hydrothermal method, was evaluated. Response surface methodology(RSM) was used to model and optimize the conditions for synthesis of the photocatalyst. The optimal photocatalyst was 1.2La/0.5N–Ti O2(0.5) and the effects of La/N on crystalline structure, particle morphology, surface element content, and other structural characteristics were investigated by XRD(X-ray diffraction), TEM(Transmission Electron Microscopy), FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy), UV–vis(Ultraviolet–visible spectroscopy), and BET(Brunauer Emmett Teller). Greater surface area and smaller particle size were produced with the co-doped Ti O2 nanotubes than with reference Ti O2. The removal of CB was effective when performed using the synthesized photocatalyst,though it was less efficient at higher initial CB concentrations. Various modified Langmuir-Hinshelwood kinetic models involving the adsorption of chlorobenzene and water on different active sites were evaluated. Fitting results suggested that competitive adsorption caused by water molecules could not be neglected, especially for environments with high relative humidity. The reaction intermediates found after GC–MS(Gas chromatography–mass spectrometry) analysis indicated that most were soluble, low-toxicity, or both. The results demonstrated that the prepared photocatalyst had high activity for VOC(volatile organic compounds) conversion and may be used as a pretreatment prior to biopurification.