Co/N/S共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/TiO2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对其吸光性能和结构进行了表征;以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,对其可见光催化活性进行了评价,并与Degussa P25进行对比.结果表明,在Co:N:S:Ti物质的量比为0.15:0.2:0.2:1、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1h的最佳制备条件下,所制得的Co/N/S/TiO2光催化剂为单一锐钛矿晶相,平均粒径为8～ 10 nm,比表面积约为192.19 m2/g.Co/N/S/TiO2光催化剂吸收边可红移至近900 nm,可见光催化活性突出,在纯粹可见光(λ＞400 nm)下光解活性艳蓝X-BR溶液120 min的降解率可达91.5％,与Degussa P25相比,其可见光催化活性提高了80.1％,且重复使用性能良好.     

纳米晶TiO2光催化处理含锌废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,并利用XRD、SEM对TiO2粉体进行表征,在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理含锌废水.考察废水pH值、废水负荷、催化剂用量、光照时间等因素对锌离子去除率的影响.结果表明,在废水锌质量浓度为50 mg/L,纳米TiO2投加量为0.01 g/L,含锌废水的pH值为12,反应时间为30 min时,废水中锌的去除率可达98.73%.     

掺铈纳米TiO2薄膜的制备及光催化研究

采用溶胶-凝胶法制备了具有较高催化活性的掺铈纳米TiO2薄膜,在紫外光和太阳光照射下降解偶氮染料废水来研究其光催化活性,并用XRD、HRTEM手段进行了表征.结果表明,适量的铈掺杂能有效提高纳米TiO2薄膜的光催化活性,最佳掺铈量为3%、最佳热处理温度为550 ℃.     

锆改性纳米TiO2的光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂,并用XRD、UV-vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征.同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物,评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能,发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体,并得出当n(Zr)/n(Ti)=5/300时,锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高.     

铜铁共掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法、液相沉淀法和机械混合法制备了Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、FTIR对其进行了结构表征,以紫外光和可见光催化降解直接天蓝染料废水为模型,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:各催化剂中均有锐钛矿型TiO2生成,且部分TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了其层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合。溶胶-凝胶法制备的催化剂中TiO2与膨润土的复合程度最高,Cu2+和Fe3+成功掺入了TiO2晶格,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使该催化剂表现出最优的光催化活性,并且该催化剂性能稳定,易于沉降分离,经高温活化再生后仍具有良好的催化活性,可重复多次使用,表现出良好的再生性能。     

Pt掺杂TiO2纳米粉体的制备及其光催化活性研究

以钛酸丁酯为前驱物,醋酸为酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备掺有不同质量分数Pt的纳米TiO2粉体.通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等现代分析手段对所制备的不同Pt/TiO2纳米粉体的微观结构进行了表征.并以甲基橙染料的光催化降解为模型反应,考察了不同条件下所制备的光催化剂的光催化活性,探讨了纳米粉体中Pt的掺杂量对其光催化活性的影响.实验结果表明,Pt质量分数为0.2%的纳米TiO2粉体的光催化活性最好,过低或者过高的掺Pt量无法提高TiO2的光催化活性,甚至会降低TiO2的光催化活性.     

水泥基材料负载纳米TiO2光催化反应动力学模型研究

针对路面水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化汽车尾气中的氮氧化物,研究了路面水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化汽车尾气中的氮氧化物的氧化反应速率所遵循的规律.通过Mear标准分析、试验验证和试验数据拟合,结果表明,水泥基材料负载纳米TiO2光催化氧化NO2整个过程的反应速率由表面反应过程控制,且其反应速率遵循L H动力学模型和一级反应动力学模型.     

TiO2对有机磷农药乐果光催化降解的影响

以TiO2作为光催化氧化剂降解有机磷农药乐果,用磷钼蓝分光光度法测定降解后乐果溶液中的磷酸根浓度.研究有机磷农药乐果在不同时间、温度和TiO2质量浓度条件下的降解.不同温度下,向质量浓度为100 mg/L的乐果中加入不同质量浓度的TiO2光催化剂(调至pH=7.0),测定乐果的降解量.结果表明,乐果降解的适宜时间为6 h,适宜TiO2质量浓度为1 000 mg/L,适宜降解温度为30 ℃.本文为TiO2对乐果光催化降解影响的进一步研究提供了参考.     

掺铁纳米TiO2多孔薄膜的制备及光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法在溶胶过程中掺入Fe(NO_3)_3·9H_2O和PEG1000,制备了掺铁纳米TiO_2多孔薄膜,通过SEM、XRD、EDS、UV-Vis等手段和光催化实验研究了薄膜的表面形貌和晶体结构,获得了光催化性能最佳的掺杂量和退火温度,并研究了镜面基底对光催化效率的影响。     

活性炭负载TiO2光催化剂的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合光催化剂,并考察载体粒度、浸渍时间、煅烧温度对其光催化降解腐殖酸性能的影响,确定了最佳条件.利用XRD(X射线衍射)、氮吸附等手段对复合催化剂的物理特性进行了表征;探讨了催化剂投加量、重复使用次数等因素对光催化降解腐殖酸反应的影响.结果表明:试验制备的TiO2/AC复合催化剂具有大的比表面积,纳米TiO2晶粒为锐钛矿型且尺寸较小;催化剂投加量为2 g/L、反应3 h,可去除腐殖酸溶液的UV254值96%,具有比简单悬浮体系更高的光催化性能.     

Fe2O3/TiO2异质结材料的制备及其可见光降解阿莫西林研究

为了拓宽TiO_2的可见光响应范围,使其在可见光下能有效光催化降解阿莫西林,采用乳液法和浸渍法合成了Fe_2O_3包覆的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料,运用XRD、SEM、EDS、Raman、UV-Vis等技术对其进行了表征,并将其用于阿莫西林模拟废水的可见光催化降解,考察了催化剂用量、阿莫西林初始质量浓度、光照时间及重复使用次数对材料的光催化活性的影响。制得的样品为锐钛矿晶型,其颗粒粒径为280~350 nm,Fe_2O_3与TiO_2之间形成了异质结结构,有效抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了TiO_2的可见光响应范围;此外,Fe_2O_3/TiO_2异质结的光催化性能明显优于TiO_2及Fe_2O_3;当Fe_2O_3/TiO_2添加量为5 g/L、阿莫西林初始质量浓度为20 mg/L、光照60 min时,阿莫西林的去除率可达71.2%,且其重复利用性能良好。所制的Fe_2O_3/TiO_2异质结材料能较好地光降解模拟废水中的阿莫西林,有望在抗生素废水的实际治理中得到应用。     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

复合体TiO2/ACF滤网的制备及其对室内甲醛的降解

自行设计搭建大体积的具有闭式循环系统的试验舱体以接近室内真实环境,采用胶黏法以Al PO4为黏结剂将TiO_2负载至活性炭纤维(ACF)上制备复合体滤网,利用XRD和BET等方法对TiO_2/ACF进行表征,并对气相甲醛进行吸附-光催化降解试验。结果表明:纳米TiO_2通过Al PO4的黏结作用较好地负载到了ACF表面,TiO_2/ACF的比表面积为732.25 m2/g,平均孔径为1.71 nm;在6.03~10.04mg/m3范围内,污染物初始质量浓度对降解率无显著影响,最终降解率都能达到80%以上;控制湿度RH为50%~60%,可使吸附-光催化降解率达到最大;不同反应温度下的光催化降解速率无显著差异;在不同反应条件下,降解反应开始与结束时的湿度差最高不超过5%,温度差不超过1.3℃,对人体的舒适度影响不大,符合空气处理对人体舒适度的要求。     

分子印迹TiO2的制备及性能研究

以水杨酸为模板分子制备了分子印迹纳米TiO_2材料,对分子印迹前后的纳米材料降解水杨酸的催化活性进行测定,并用SEM,BET和UV-Vis等对其微观结构及形貌特征进行表征。由实验结果分析可得,分子印迹改性对纳米TiO_2粉体的催化性能有显著影响。分子印迹TiO_2紫外光下催化降解水杨酸溶液,180 min脱色率达到97%以上。在苯甲酸、水杨酸混合液中进行光催化降解,分子印迹TiO_2优先降解水杨酸,选择因子达到2.37。因而分子印迹改性有效地改善了TiO_2的催化效率和降解的选择性。     

花状MoO3-x的制备及其光催化水解氨硼烷产氢性能增强的研究北大核心

利用简易的溶剂热法制备了花状的MoO_(3-x),通过XRD,SEM,XPS,DRS测试表征分析其表面存在Mo(V),产生等离子体共振,使得可见-近红外区光吸收增强。在可见光下,花状的MoO_(3-x)表现出了良好的氨硼烷水解产氢增强的催化性能,产氢量达到395.3μmol,AB转化率为81.34%,是黑暗条件下产氢量的2.4倍。根据捕获实验可知,MoO_(3-x)由于等离子共振在可见光激发下生成的h^+、·OH与H_2O共同攻击MoO_(3-x)-AB复合物,断开B-N键,从而析出H_2。     

甲基橙-Cr(Ⅵ)复合体系光催化反应的研究

以自制TiO2为光催化剂,在紫外光和可见光照射下,研究甲基橙(MO)-Cr(Ⅵ)复合体系的光催化反应.讨论了复合体系MO和Cr(Ⅵ)的质量配比、体系pH值、入射光波长、TiO2用量、焙烧温度以及改性TiO2对MO-Cr(Ⅵ)复合体系光催化的影响.结果表明:复合体系光催化受MO-Cr(Ⅵ)质量配比、入射光波长、体系pH值和TiO2焙烧温度影响较大.Cr(Ⅵ)-MO质量配比在2/3～2/5时二者光催化协同作用效果最好.复合体系下MO和Cr(Ⅵ)的光催化效果比单一体系有较大提高.可见光下,单一体系基本无反应,而复合体系可以顺利进行.体系pH=1,40 mg/L MO和20 mg/L Cr(Ⅵ)组成的50 mL混合液,采用80 mg (1.6g/L) 550℃焙烧的TiO2,λ≥420 nm可见光催化下,MO 40 min完全脱色,Cr(Ⅵ) 70 min完全被光催化还原.     

TiO_2/GO纳米复合材料的光催化性能研究

采用水热法制备了石墨烯(GO)负载纳米TiO_2材料,对负载前后的纳米材料降解制药废水的催化活性进行测定,并用SEM、BET和UV-vis等对其晶体结构进行表征。由实验结果分析可得,石墨烯的成功负载对纳米TiO_2粉体的催化效率有显著影响,TiO_2/GO复合材料对制药废水色度降解30 min时去除率可以到达95%以上,180 min时COD去除率可达86%,NH3-N去除率75%,均高于纯TiO_2。同时TiO_2/GO在可见光区域以及重复使用多次之后催化剂的稳定性方面也都比纯TiO_2有明显优势。     

Fe-Ni共掺杂ZnO/凹凸棒光催化降解废水中抗生素性能研究

以水热法制备了Fe-Ni共掺杂的ZnO/凹凸棒(Fe-Ni-ZnO/ATP)光催化剂,通过XRD和FT-IR对其结构进行了表征,考察了催化剂用量、溶液pH值、光照条件、抗生素种类等因素对催化剂降解抗生素性能的影响.结果表明,Fe-Ni-ZnO/ATP中,ZnO为六方纤锌矿结构,Fe主要以Fe2O3的形式存在,Ni2+取代了ZnO晶格中的部分Zn2+并造成品格缺陷,部分Zn2+进入了 ATP层间生成了Zn-O-Si键,实现了与ATP的复合,并促使其层间距增大.Fe-Ni共掺杂拓宽了催化剂的光谱响应范围和提高了其催化活性,当催化剂投入量为2.5 g/L、溶液pH值为6时,在可见光下反应90 min后,该催化剂对30mg/L的诺氟沙星降解率可达90.63％,并且,在相同条件下,该催化剂对其他两种抗生素废水的降解率均在80％以上,表现出良好的普适性.此外,该催化剂还具有良好的再生性能.     

掺Fe金红石TiO2的制备及其可见光催化活性的评价研究

为提高金红石型TiO2的可见光吸收性能和光催化活性,以FeC2O4为Fe源,用浸渍法制备了掺铁金红石TiO2光催化剂。采用XRD、UV-Vis等手段对催化剂进行表征;以阿特拉津为目标污染物,在Vis/H2O2条件下对其催化活性进行了评估。结果表明,Fe以Fe2O3的形式负载在金红石型TiO2的表面;掺铁后金红石型TiO2显著拓宽了其可见光的吸收范围;煅烧温度为400℃时制得的光催化剂Fe-R-400℃的粒径结构和光催化活性最好。以Fe质量分数为1%的Fe-R-400℃作为光催化剂,控制反应体系的初始pH=3,催化剂投加质量浓度为1 g/L,H2O2初始浓度为1 mmol/L,经可见光照射反应15 min后,对初始质量浓度为10 mg/L的阿特拉津的去除率可达95.7%。催化剂循环试验表明,Fe在金红石TiO2表面负载比较牢固,催化剂具有较好的稳定性和重复使用性能。