新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化

以γ-Al_2O_3为基体,采用水热合成的方法制备新型的颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe),通过XRD、FT-IR、SEM、EDS等方法对颗粒电极进行性质表征.以Ti极板作为阴极,Ti-RuO2作为阳极,采用三维电催化氧化体系处理罗丹明B(RhB)模拟废水.以无水硫酸钠为支持电解质,对各影响因素进行了优化实验研究,同时对颗粒电极电催化降解罗丹明B的反应进行了动力学模拟分析,并进行颗粒电极的重复利用实验,以探究制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对水中罗丹明B的电催化氧化性能.实验结果表明制备的新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)对罗丹明B的电催化降解反应属于一级动力学反应,反应速率常数k为30.1×10-2min-1,是传统颗粒电极γ-Al_2O_3的15倍;在颗粒电极投加量为33.3 g·L~(-1)、电压20 V、电解质浓度8 g·L-1、pH 2时,25 min后罗丹明B的去除率高达97%;同样条件下,γ-Al_2O_3电催化处理染料水时,1 h后罗丹明B的降解率仅为56%;新型颗粒电极γ-Al_2O_3@MIL-101(Fe)在电催化氧化罗丹明B的反应中具有良好的重复利用性能,经过5次反复利用,其去除率仍能保持在85%左右.     

TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用反相微乳法,制备了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂,运用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法对催化剂进行表征.在紫外光(λ=365 nm)照射下,以2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)作为目标污染物,用P-25型TiO2作对照,研究了TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂光催化降解2,4-DCP的特性.结果表明,制备的TiO2/Li4Ti5O12/Na2Ti6O13复合催化剂成带状纳米结构,其长度大于5μm,宽度约60 nm,厚度小于30 nm,结晶良好,分散性高,在紫外光照射下,50 min内对20 mg·L-1的2,4-DCP降解率达到了99.8%,表现出了比P-25型TiO2更高的光催化活性.     

光还原时间对Ag/Bi2WO6光催化性能的影响

以五水硝酸铋和钨酸钠为原料水热法合成规整的三维花状直径约2.5—3.5μm的Bi_2WO_6微球,通过简单原位光还原过程合成了一系列Ag/Bi_2WO_6复合材料.紫外可见漫反射光谱表明Ag/Bi_2WO_6相比于纯Bi_2WO_6微球在可见光区域的光吸收边显著红移.在可见光照射下,对所制备的样品的光催化降解罗丹明B活性进行了评价.结果表明,Ag/Bi_2WO_6光催化活性随着光还原时间增加,先增加然后降低,光还原时间为20 min合成的Ag/Bi_2WO_6光催化活性最佳,40 min对罗丹明B的降解率已达到99.2%,反应速率常数为纯Bi_2WO_6的3.60倍.增强的光催化活性归因于银的引入导致光吸收范围的增加和光生载流子有效分离的协同效应.     

FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极性能及电催化降解罗丹明B

利用碳纳米管(CNTs)的优异性能和氟树脂(FR)的憎水性能,采用电化学共沉积法制备掺杂型FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti复合电极.运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对该电极的形貌和组成进行表征,采用接触角仪和阳极极化曲线对电极的电化学性能进行考察.结果表明,该电极比FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti和PbO2/SnO2-Sb/Ti电极具有更强的憎水性能和更高的O2析出电位,这将有利于提高电极的电催化性能和电流利用效率.将FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极应用于罗丹明B(RhB)的降解研究,30 mA.cm-2电流密度下,处理10μmol.L-1RhB 15 min,RhB去除率高达90.21%.相同条件下,FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极对RhB的去除率仅为69.08%.且FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极的反应速率常数为0.2215 min-1,是FR-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极(k=0.1191 min-1)的近2倍.由此可见,较强的憎水性和较高的析氧电位,增强了FR-CNTs-PbO2/SnO2-Sb/Ti电极的电化学性质和电催化效果.     

载钛活性炭纤维的制备及其对水中罗丹明B的光催化降解

通过溶胶凝胶法制备载钛活性炭纤维(TiO2-ACF)复合材料,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收(UV-Vis)、傅里叶红外分光光度计(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)对TiO2-ACF进行了表征,并研究了TiO2-ACF对水中罗丹明B的光催化性能.结果表明,煅烧温度为400—600℃时,负载在ACF上的TiO2为锐钛矿型,当煅烧温度上升到700℃时,TiO2开始出现金红石型,600℃时煅烧制备的TiO2-ACF对水中罗丹明B的降解效果最佳;TiO2-ACF对罗丹明B的吸附能力比ACF低;但是在紫外光条件下,60 min后TiO2-ACF对罗丹明B的降解率比ACF、TiO2对罗丹明B的降解率分别高8.6%和16.2%,TiO2-ACF表现出较高的光催化活性.     

多孔TiO_2光催化降解罗丹明B水溶液

以SiO2为模板剂,采用溶胶-凝胶-碱洗的方法制备多孔TiO2催化剂。经TEM和BET分析表明,多孔TiO2粒径约为10 nm,且颗粒大小分布均匀,其比表面积较大,约为167.572 m2/g。通过罗丹明B水溶液的光催化降解实验,考察了多孔TiO2的光催化活性。实验结果表明,初始pH=6,初始浓度30 mg/L的罗丹明...     

基于水热法制备的TiO_2/MoS_2复合光催化剂及其光催化制氢活性

采用水热法制备出了TiO_2/MoS_2复合光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外可见漫反射光谱(DRS)、X射线光电子能谱分析(XPS)和光致发光光谱(PL)方法对TiO_2/MoS_2进行表征.研究了MoS_2负载量、复合催化剂TiO_2/MoS_2表面担载的贵金属种类(Pt、Pd、Ru)及其担载量、空穴牺牲剂种类对光催化反应制氢活性的影响,并考察了催化剂的稳定性.研究结果表明,硫化钼和二氧化钛复合能显著提高光催化产氢性能,硫化钼的最佳负载量为5 wt%,比产氢速率为776.99μmol·h~(-1)·g~(-1),其产氢活性是纯TiO_2的4.92倍,商业P25的3.67倍;复合催化剂TiO_2/5 wt%MoS_2表面担载的贵金属种类及其质量分数对产氢性能有一定的影响,其中0.5 wt%的Pd对产氢性能的影响最大,能明显提高复合催化剂的产氢性能,比产氢速率可提高至2599μmol·h~(-1)·g~(-1);该催化剂可利用不同有机物作为牺牲剂产氢,如甲醇、乙醇和乳酸,三者产氢量的次序为:甲醇乳酸乙醇;经过5次循环实验,复合催化剂Pd/(TiO_2/MoS_2)仍能保持90%的活性.另外,对复合催化剂光催化产氢机理也进行了分析.     

CeO_2/g-C_3N_4光催化剂的制备及性能

通过液相沉积法制备了CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂,利用X射线衍射、氮气吸脱附、紫外可见漫反射等方法对其进行了表征,考察了CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂在可见光下降解罗丹明B的光催化活性,并对光催化反应机理进行了初步探讨.结果表明,复合光催化剂中g-C_3N_4和CeO_2分别为石墨相和萤石相,其中存在堆积介孔结构,随着CeO_2掺杂量的增加,CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的比表面积逐渐增大.CeO_2掺杂提高了光生电子—空穴对的分离效率,使得CeO_2/g-C_3N_4复合光催化剂的活性比单纯g-C_3N_4有所提升,其中CeO_2掺杂量为6%的复合光催化剂活性最高,在可见光照射150 min后对罗丹明B染料的降解率可达94%.在复合光催化剂对罗丹明B的降解过程中,光生空穴是主要的活性物种.     

SiO2柱层状钛酸的制备、表征和光催化性能研究

采用逐步交换法,将含硅多聚物嵌入到层状钛酸的层间,通过焙烧制得SiO2柱层状钛酸(SiO2-H2Ti4O9)光催化剂.用X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis)和比表面积等测定方法对催化剂进行了表征.结果表明,SiO2-H2Ti4O9的层间距由钛酸钾的0.88nm增加到1.35nm,比表面积由5.4 m2·g-1增大到133.3 m2·g-1.另外,通过对酸性大红GR的光催化降解反应,考察了所得催化剂的光催化活性.     

TiO2/活性炭复合体对罗丹明B的光催化降解

以紫外灯为光源,通过对可溶性染料罗丹明B的降解反应,考察TiO2／活性炭复合体的光催化活性,探讨了光催化反应中溶液的pH值、光强、反应温度和罗丹明B的起始浓度对催化反应的影响,结果表明,TiO2／活性炭复合体具有很高的光催化活性,对罗丹明B的降解过程遵循Langmuir-Hinshelwood动力学方程,降解速率受pH值、罗丹明B起始浓度和入射光强度的影响很大,反应温度对降解速率影响很小．在研究范围内,pH6和40W的入射光强度有利于光催化降解．     

TiO_2纳米管的制备和光催化降解有毒有机污染物

采用水热法制备TiO2纳米管,利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管进行表征.并以有机染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)进行光催化反应,结果表明,TiO2纳米管催化剂对RhB和2,4-DCP有很好的降解效果.通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)分析和总有机碳(TOC)测定,发现TiO2纳米管/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应12h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别达到100%和97.12%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了降解过程中H202和羟基自由基(·OH)的变化,表明TiO2纳米管光催化机理涉及到·OH历程.     

P掺杂TiO_2纳米管的制备及其对光催化甘油水溶液制氢性能的影响

以P掺杂的TiO2纳米颗粒为前驱体,采用水热合成法制备了系列P掺杂的TiO2纳米管.用N2吸附-脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对光催化材料的表面形貌、颗粒尺寸、孔结构、表面构造、吸光性能进行了分析.研究结果表明,所制备的各样品均为两端开口的纳米管形貌,管长为几十纳米到几百纳米,管外径约10 nm,内径约4 nm,管壁为多层;P掺杂后的系列TiO2纳米管仍保持锐钛矿晶型;掺杂的P可以进入到TiO2的骨架中,并形成P—O—Ti键,在TiO2禁带内引入杂质能级,降低了禁带能量,提高了TiO2的吸光性能及光生电子和空穴的分离性能.光催化甘油水溶液制氢活性评价表明,P掺杂的TiO2纳米管表现出了远高于纯TiO2管以及相同掺杂量的纳米颗粒的光催化制氢性能,2%P掺杂的样品在紫外灯和氙灯辐射下,其最高产氢速率可分别达1850μmol·(h·g)-1和335μmol·(h·g)-1.P掺杂TiO2样品光催化活性的提高与其禁带能量降低以及光生电子和空穴的分离性能增加有关.     

Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

以低温退火制得的TiO_2纳米管和三聚氰胺为原料,经过一步煅烧制备Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料.采用热重分析(TGA)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料的热稳定性、组成、结晶性、形貌、化学价态和光学性能等进行了表征.结果表明,将H_2Ti_3O_7预处理后再与三聚氰胺混合热处理,产物是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料,而未经预处理的H_2Ti_3O_7与三聚氰胺混合后热处理得到的是Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米颗粒/g-C_3N_4复合材料.罗丹明B((RhB)水溶液为模拟废水,以300 W氙灯(λ420 nm)为光源,研究了所得产物的可见光催化降解性能.结果表明,与纯的TiO_2和g-C_3N_4相比,Ti~(3+)自掺杂TiO_2纳米管/g-C_3N_4复合材料具有最佳的光催化降解性能,光催化降解80 min时,对RhB的降解率达98.4%.这得益于Ti~(3+)及TiO_(2-x)纳米管与g-C_3N_4构筑的异质结提高了材料对可见光的响应性能,加快了光生电子的传输和分离,降低了电子和空穴的复合几率.     

钼酸铋光催化剂的制备及其光催化活性

以表面活性剂聚乙二醇(PEG6000)为模板剂,调节其用量(0、10、20、30、40 g·L-1)通过水热法制备得到Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6纳米光催化剂,分别命名为(BMO-0、BMO-1、BMO-2、BMO-3,BMO-4).采用X-射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),紫外可见漫反射(DRS UV-Vis)和比表面仪(BET)对其进行表征,结果表明,制备得到的钼酸铋为立方相Bi3.64Mo0.36O6.55和单斜相Bi2MoO6的混合物,形貌为纳米片和纳米颗粒的混合体.在可见光(≥420 nm)照射下,研究了Bi3.64Mo0.36O6.55/Bi2MoO6光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和苯酚(phenol)的催化特性,探讨了在光催化剂制备过程中PEG6000用量对其可见光活性的影响,发现当PEG6000用量为20g·L-1时其光催化活性最好.可见光下照射2.5 h即可使RhB(1.37×10-5mol·L-1)100%脱色,光照12 h后对苯酚(1.48×10-3mol·L-1)的降解率达到35.15%.采用DPD分光光度法测定了体系中产生的双氧水(H2O2),并结合外加叔丁醇(t-butanol)、碘化钾(KI)等捕获剂试验,推测其催化机理主要为空穴氧化和超氧自由基(O·-2)协同氧化历程.     

Ce掺杂TiO2固相光催化降解塑料薄膜

采用溶胶凝胶法合成了纯TiO2和掺杂Ce原子比例(Ce/Ti)为1.2%的TiO2粉末(Ce1.2%-TiO2)光催化剂,分别制备了纯聚乙烯薄膜、添加纯TiO2和Ce1.2%-TiO2粉末的复合聚乙烯薄膜,并于紫外、可见光照下进行了薄膜光催化降解实验;采用X射线衍射、紫外-可见漫反射分析表征了光催化剂的晶体结构及紫外可见光吸收性能;通过激光扫描共焦显微镜和傅立叶红外光谱对薄膜光催化降解过程进行测试.实验结果表明,添加光催化剂可有效降解聚乙烯薄膜,其中Ce掺杂TiO2的活性明显优于纯TiO2;在紫外光照下的降解效果优于在可见光照下的降解效果,且随着光催化剂投加量的增大,光催化效果越来越好,当添加量为5.0 %(质量分数)的Ce1.2%-TiO2时复合薄膜经紫外光照300 h后,光催化降解失重率达到33%(质量分数).     

g-C3N4/RGO的制备、光催化降解性能及其降解机理

尿素固相反应得到石墨相氮化碳(g-C₃N₄),石墨(G)被氧化制得氧化石墨(GO),GO被还原制得石墨烯(RGO),通过3种复合方法分别制得g-C₃N₄/RGO材料.通过对污染物亚甲基蓝、罗丹明B和甲基橙的降解,考察了g-C₃N₄与GO不同复合比9.7:1、9.3:1、9:1、8:1和6.7:1对光催化剂g-C₃N₄/RGO光催化性能的影响.同时考察了复合物对污染物的选择性降解.用X-射线衍射谱(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对催化剂的结构性质进行了表征.结果表明,g-C₃N₄与GO混合-水合肼还原-高温固相反应法制备的g-C₃N₄/RGO,时间最短,产量较高,对罗丹明B的降解效果最佳,说明该方法较好.另外,当g-C₃N₄与GO的质量比为9.7:1时,制备的g-C₃N₄/RGO降解效果最佳.还有,该复合材料对亚甲基蓝的降解效果最佳,罗丹明B次之,甲基橙最差.机理研究结果表明超氧自由基在光催化过程中起主导作用,羟基自由基起次要作用.     

沉积贵金属Pt的Pt/TiO2膜利用可见光催化降解苯酚

采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿纳米TiO2光催化材料,并用化学还原法还原氯铂酸溶液(H2PtCl6·4H2O)制备Pt胶体,然后滴涂在制备好的锐钛矿纳米TiO2基片上即对其进行贵金属修饰,从而得到纳米光催化材料Pt/TiO2膜.采用XRD、XPS、UV-Vis和SEM等手段对其表面理化特性进行了表征.以苯酚溶液为光催化降解...     

Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti电极的制备、表征及电催化性能

采用电沉积法制备了Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/TiO2-NTs/Ti、PbO2/Ti 3种电极,运用扫描电镜、X射线衍射仪观察表面形貌与形态,通过线性扫描伏安法在0.1 mol·L-1的H2SO4中测定电极的析氧极化曲线.以对硝基酚(p-NP)为目标污染物,考察了电极的电催化活性,在20 mA.cm-2电流密度下降解100 mg·L-1 p-NP,120 min时表观速率常数分别为0.0370 min-1、0.0265 min-1和0.0180 min-1,COD去除率分别为77.38%、74.07%、66.18%,研究发现在相同的条件下Fe掺杂PTFE-PbO2/TiO2-NTs/Ti性能更佳,矿化更完全.     

Fe3O4/C纳米粒子的制备及其对水中罗丹明B的去除

采用溶剂热-水热法合成了碳覆盖的Fe3O4纳米粒子Fe3O4/C,利用扫描电镜(SEM)与红外光谱(FT-IR)对其进行了表征,并研究了其对水中罗丹明B的吸附性能.系统考察了吸附动力学、吸附等温线、吸附剂用量对吸附性能的影响.Fe3O4/C对罗丹明B的吸附在3 h内即可达到平衡,最大吸附量可达13.23 mg.g-1.分别用Langmuir和Freundlich吸附模型解释了Fe3O4/C对罗丹明B的作用机理,吸附反应过程符合准二级动力学方程.结果表明,该吸附剂具有良好的磁效应和吸附性能,可快速去除罗丹明B,去除率高达90%以上;吸附剂可重复利用,成本低,具有环境友好的优势.     

N、S共掺TiO_2光催化剂的合成及其在废水处理中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了N、S共掺TiO2光催化剂,借助X-射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等测试手段对样品进行表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了样品光催化活性.XRD物相鉴定表明,所得TiO2催化剂为锐钛矿和金红石矿的混合型,金红石型的含量在15.2%—10.6%之间,N和S掺杂可有效抑制金红石相的生成;光催化降解实验结果表明,N、S共掺光催化剂具有良好的可见光催化活性,自然光照射10h,N、S共掺催化剂(1.0%N-0.25%S-TiO)对工业废水COD的去除率高达97.2%.