ZnIn2S4可见光催化降解水中的双氯芬酸

通过水热法制备了可见光下响应的光催化剂ZnIn2S4,研究了水中痕量医药类物质双氯芬酸的光解和光催化降解效果与降解途径,同时对催化剂进行了扫描电镜、X射线衍射、紫外可见漫反射、氮吸附和羟基自由基捕获的测试。结果表明,ZnIn2S4的比表面积为91.3 m2·g-1,且在可见光照射下具有良好光催化性能。以卤钨灯模拟太阳光,在双氯芬酸初始浓度100 μg·L-1,ZnIn2S4投加浓度10 mg·L-1条件下反应5 h可降解水中98%的双氯芬酸。卤钨灯直接光解5 h可降解91%的双氯芬酸。光解和光催化反应均符合假一级反应动力学,光催化反应速率是光解反应速率的1.5倍。双氯芬酸光解过程中主要发生光环化反应,生成了2-（1-氯-9H-咔吧唑-8-基）-乙酸;光催化过程则主要通过羟基自由基氧化降解双氯芬酸,中间产物主要有1-氯-8-甲基-9H-咔吧唑及2,6-二氯-N-邻甲苯基苯胺。     

ZnIn2S4光催化降解水中痕量药物卡马西平的特性

采用水热合成法制备光催化剂ZnIn2S4,考察其光催化降解水中痕量医药类物质卡马西平的特性。研究表明,卡马西平初始浓度100 μg·L-1、溶液pH 5~9、ZnIn2S4投加量50 mg·L-1与碘镓灯（350~450 nm）光照反应3 h后,卡马西平的去除率为90%。动力学分析表明,卡马西平的光催化降解符合一级反应动力学,添加催化剂时的反应速率常数是不加催化剂的2.85倍,催化剂明显提高了降解反应速率。催化剂循环使用2个周期后,卡马西平的去除率由90%降至70%并保持稳定,表明催化剂结构趋稳后仍具有较高的催化活性。羟基自由基（·OH）实验证实了卡马西平降解过程中·OH为主要活性物种,但卡马西平的矿化率却只有3%,由于反应后的溶液呈酸性,因此推测光催化过程中卡马西平与·OH作用后大都转化为酸性中间产物而未被彻底氧化。     

N掺杂TiO_2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有：加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

N掺杂TiO2可见光催化降解有机物机理研究

实验研究了掺杂N的TiO2光催化剂在可见光下对有机物的降解机理,研究方法有:加入自由基俘获剂探索对反应速率的影响、有机物降解过程TOC与脱色比较,化学探针法测定了实验中存在的HO.。结果表明,有机物在脱色的同时苯环也在断裂,说明有机物的降解是受无选择性的氧化剂攻击而完成;除亚甲基蓝以外,加入自由基俘获剂对可见光反应速率均有抑制现象,证明自由基的攻击是有机物可见光催化降解的主要途径。分别以二甲基亚砜和水杨酸为分子探针,实验结果证明了光催化反应系统中存在HO.物种,前者与HO.反应形成特定的偶氮结构有机物在425 nm处有吸收,后者与HO.反应生成2,3-二羟基苯甲酸和2,5-二羟基苯甲酸。亚甲基蓝、苯酚和水杨酸经5 h的可见光催化降解后,其TOC分别降低了62.8%、78.9%和96.0%,说明掺杂N的TiO2有较强的可见光催化降解有机物能力。     

BiVO4联合H2O2或K2S2O8光催化降解布洛芬

以水热法制备了BiVO4光催化剂,并用X射线衍射和扫描电镜对其进行表征。在模拟太阳光照射下,以布洛芬为目标污染物,考察了BiVO4联合H2O2或K2S2O8工艺对布洛芬的光催化降解效果,得出了H2O2或K2S2O8的最佳投加量。通过淬灭实验,研究了光催化联合体系降解布洛芬的机制。X射线衍射谱图表明所合成的BiVO4光催化剂为纯的单斜晶相,扫描电镜结果表明制备的粉末形貌单一,且呈现微球状。加入H2O2或K2S2O8后,一定程度上促进了BiVO4光催化降解布洛芬的效率,H2O2和K2S2O8的最佳投加量分别为3.0 mmol·L-1和1.5 g·L-1。BiVO4/H2O2/hν体系和BiVO4/K2S2O8/hν体系降解水中布洛芬主要是基于·OH自由基的氧化作用。通过对比2个体系中·OH和O2·-对布洛芬降解速率的贡献,发现K2S2O8对BiVO4光催化体系的促进作用远远大于H2O2对该体系的促进作用。     

臭氧-过硫酸盐工艺深度处理垃圾焚烧渗沥液

针对垃圾焚烧渗沥液经"厌氧-缺氧-好氧"生物组合工艺处理后的出水COD仍在500 mg·L-1左右,且可生化性差（B/C=0.13）的问题,研究采用"臭氧-过硫酸盐"氧化体系进一步处理,以提高其可生化性。研究了臭氧和过硫酸盐投量对该废水处理的效果影响。结果表明,臭氧浓度和S2O2-8浓度分别为19.8 g·m-3和0.4 g·L-1时,且反应20 min,出水的B/C从0.13提高到0.49,表明该氧化体系适用于深度处理垃圾焚烧渗沥液生物组合工艺处理后的出水。采用紫外-可见光谱、三维荧光光谱、红外光谱和气质联用对处理系统废水中有机物进行表征分析,表明废水在"臭氧-过硫酸盐"氧化过程中芳香族化合物发生了开环、断链等反应,芳构化程度降低,不饱和的CC键被破坏,产生CO和C—O键,并生成一些结构简单的长链烷烃。自由基捕获研究表明,氧化体系中·OH和·SO4- 2种自由基均存在,以臭氧直接氧化为主。     

光催化降解水体异味物质2-MIB的机理

以水体异味物质2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,2-MIB)为研究对象,在紫外光(λ<380 nm)照射下,探讨TiO2(P25)对2-MIB的光催化降解特性及光化学作用机理。结果表明,UV/TiO2光催化体系可以有效去除水体异味物质2-MIB,紫外光照射60 min,对2-MIB的降解率达95%。同时研究了光催化降解体系介质pH,共存腐殖酸(HA)和过硫酸钾(K2S2O8)对UV/TiO2光催化体系降解2-MIB的影响,发现低浓度HA([HA]≤0.5 mg/L)可以提高2-MIB降解速率,当HA浓度高于0.5 mg/L,2-MIB降解反应受到抑制;同时当加入电子受体K2S2O8后,降解体系中活性物种羟基自由基(.OH)明显增加,提高了TiO2对2-MIB的降解能力。利用苯甲酸荧光光度法和POD-DPD显色法跟踪测定降解过程中羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)的变化,表明光催化反应涉及·OH机理。     

可见光响应的碘掺杂TiO2光催化剂的制备及其作用机理

以钛酸四丁酯为前驱物制备了碘掺杂TiO2催化剂(I-TiO2),考察了碘掺杂量、水解水量、水解温度和煅烧温度对催化剂物理化学性质与光催化活性的影响。X射线衍射(XRD)结果显示,I-TiO2由锐钛矿相和金红石相组成。在可见光照射下,通过降解水溶液中的苯酚评价了I-TiO2催化剂的光催化性能。结果表明,在水解温度为20℃,水解水量为300 mL,煅烧温度为400℃,碘钛比(摩尔比)为20%的制备条件下,催化剂显示了最优的光催化活性。通过向反应体系中引入自由基捕获剂及降低溶解氧,证实光催化降解苯酚主要由光生空穴或吸附的羟基自由基引发。     

一种新型铋基光催化剂的合成及其可见光催化性能

采用水热法合成铋基光催化剂Bi4VO8Br,通过X-射线粉末衍射、扫描电镜等手段对其进行表征.选择甲基橙为目标降解物来评价不同条件下合成的Bi4VO8Br在可见光下的光催化活性,发现pH 3、反应时间15 h、反应温度160℃为材料水热合成的最佳条件.考察了Bi4VO8Br在可见光及紫外光下对几种农药和增塑剂的光催化降解性能,显示了Bi4VO8Br对不易光解的含苯环有机物的可见光高活性.五氯酚的光催化过程影响因素优化结果表明,可见光和紫外光分别照射120 min和20 min,其降解率分别达到97%和99%,Bi4VO8Br表面上活性基团的捕获即空穴的氧化作用是主要反应原理.     

FeOOH/g-C3N4异质光催化剂耦合过硫酸盐降解环丙沙星

采用原位沉淀法制备了FeOOH/g-C3N4异质光催化剂,并通过耦合过一硫酸盐(PMS)建立了多反应耦合型高级氧化体系,在此体系下考察了其对环丙沙星(CIP)的去除性能.在催化剂/可见光/PMS反应体系下,相对于g-C3N4,FeOOH/g-C3N4的催化性能明显提高,其中5％ FeOOH/g-C3N4表现出最优异的催化性能,表明FeOOH的耦合提高了g-C3N4的光催化活性,且光催化+PMS活化体系加速了污染物的降解.此外,分别考察了FeOOH负载量、催化剂投加量、pH等因素对CIP降解性能的影响.结果 表明:在催化剂投加量为0.4 g·L-1、pH为9.0时,5％ FeOOH/g-C3N4对CIP的降解率达到72.34％.使用XRD、TEM、XPS、UV-vis DRS等分析方法对催化剂进行了表征,FeOOH的复合显著增强了g-C3N4的光吸收能力,提高了其光催化活性.最后,基于实验数据与活性物种捕获实验,初步提出了FeOOH/g-C3N4对CIP催化降解的可能机理.     

无过氧化氢添加Fenton氧化法降解有机物的可行性研究

Fenton反应可以氧化分解有机物,在反应中的关键氧化剂羟基自由基(HO·)是通过亚铁离子与过氧化氢作用生成的,因此,传统的Fenton氧化必须由外部添加过氧化氢.研究了一种新的方法,即采用Nafion膜固定化亚铁离子,并通过光催化反应提供Fenton氧化所需的过氧化氢,使得Fenton反应在不添加过氧化氢的条件下也能够连续进行.结果表明,以甲酸为代表有机物,该方法可以在不添加过氧化氢的条件下起到分解甲酸的作用.而且,通过对负载亚铁离子Nafion膜的再生,可以使该方法的降解能力保持在稳定的范围.     

离子液体辅助水热法合成锡酸锌及其光催化性能

采用离子液体辅助水热法制备锡酸锌,考察了离子液体添加量对锡酸锌晶相、形貌及光催化性能的影响。通过XRD、TEM分别对锡酸锌的晶相和形貌进行研究。通过在紫外光照射下光催化降解亚甲基蓝溶液对锡酸锌的光催化性能进行表征。当[Emim]BF4添加量为0.5 mmol时,制得的八面体锡酸锌结晶度高且对染料亚甲基蓝有较高光催化降解能力。自由基捕获实验证明羟基自由基是光催化反应的主要活性物种。     

钨酸铋光催化降解萘普生效果及其机理

以萘普生(NPX)为目标污染物,钨酸铋(Bi₂WO₆)为光催化剂,考察NPX浓度、Bi₂WO₆投加量、阴离子种类、溶液pH对Bi₂WO₆光催化降解NPX效果的影响并确定最佳反应条件。通过原位捕获实验、中间产物识别及反应体系化学需氧量(COD)去除效果,解析光催化过程产生的活性自由基种类及其作用、NPX降解路径及反应体系矿化度,揭示NPX降解机理。结果表明：经水热法制备的Bi₂WO₆为纯正交晶系,具有由2D纳米方片构成的3D花朵状结构,平均孔径为10.79 nm,比表面积为32.54 m²·g⁻¹,带隙能为2.54 eV;在500 W长弧氙灯照射下,当NPX浓度为10 mg·L⁻¹、Bi₂WO₆投加量0.4 g·L⁻¹、溶液pH值为4.6时,NPX降解率可达99.83%,光照180 min时矿化度为67.91%,光照反应时间延长至360 min时矿化度为82.14%;Bi₂WO₆价带电势(3.01 eV)高于OH⁻/·OH和H₂O/·OH的电势,因此,空穴(h⁺)能氧化OH⁻和H₂O生成羟基自由基(·OH);而Bi₂WO₆导带电势(0.47 eV)同样高于O₂/$ \cdot {\rm{O}}_2^ - $的电势,单电子(e⁻)还原O₂过程很难发生,只能经多e⁻还原O₂,生成超氧自由基($ \cdot {\rm{O}}_2^ - $)。同时还发现,h⁺和·OH在NPX降解过程中起主要氧化作用,$ \cdot {\rm{O}}_2^ - $起辅助作用。综合上述结果,NPX的降解机理是在活性自由基协同氧化下,NPX分子中的C—C、C—O、C=C键断裂发生脱羧反应和羟基化反应,生成结构简单的中间产物,中间产物继续氧化分解为小分子化合物并部分矿化成CO₂和H₂O。     

VUV/UV/Cl2工艺去除饮用水中的乐果

乐果是常规饮用水处理技术难以去除的一种典型有机磷农药。为了能够控制并去除饮用水中的农药残留,达到进一步净化水质的目的,建立了降解动力学模型,采用模拟降解饮用水中乐果的方法,对比了乐果在紫外(UV)、氯(Cl2)、紫外/氯(UV/Cl2)、真空紫外/紫外(VUV/UV)和真空紫外/紫外/氯(VUV/UV/Cl2)5种工艺下的去除效果,并考察了乐果初始浓度、Cl2投加量、溶液p H、水中共存天然有机物(NOM)和无机阴离子(N O_3~-、Cl-、HCO_3~-、SO_4~(2-))对VUV/UV/Cl2工艺降解乐果的影响。结果表明:VUV/UV/Cl2对乐果的降解效率最高,乐果的去除率随其初始浓度的增加而减小;适当增加Cl2投加量,可提高乐果的降解效率;提高p H有利于乐果的降解;NOM对乐果的降解有一定的抑制作用;水中共存无机阴离子NO_3~-、Cl-和HCO_3~-可以捕获反应体系中的强氧化性羟基自由基(HO·),对乐果的降解起到抑制作用,而SO_4~(2-)因其捕获HO·的速率很低,无抑制作用。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

TiO2光催化耦合SO4-·体系对硝基苯酚的降解性能及动力学

利用溶胶-凝胶法在改性的ZSM-5分子筛上负载TiO2制备复合光催化剂TiO2/ZSM-5m,采用扫描电镜、N2吸附-脱附等温线和X射线衍射对材料进行表征。通过耦合Fe2+/S2O82-产硫酸根自由基SO4-·体系,以对硝基苯酚(pNP)为目标污染物,系统考察了初始pH、TiO2/ZSM-5m投加量、FeSO4、Na2S2O8浓度和初始浓度对pNP降解性能的影响。结果表明,在TiO2/ZSM-5m投加量为0.8 g/L,pH为4.0,FeSO4为0.4 g/L,Na2S2O8为2.4 g/L,常温下反应240 min的优化条件下,对pNP(初始浓度50 mg/L)去除率达到99.31%,光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood模型,UV-vis图谱推测对硝基苯酚分子结构发生改变,被有效降解。     

掺硼氧化银光催化剂制备及降解模拟印染废水

采用离子交换共沉淀法制备掺硼氧化银光催化剂并进行相应表征,以甲基橙为降解对象对其光催化氧化性能进行考察,并将其用于可见光下降解多种有机物及模拟印染废水。实验结果表明:掺硼氧化银光催化剂能带带隙为1.29 eV,具有很好的光催化氧化-还原能力,可见光下降解甲基橙,光照120 s可实现甲基橙完全降解;重复使用活性保持稳定;对不同有机物均可实现光催化氧化完全降解;模拟印染废水降解实验证实,在pH值5~10范围内,可见光照射下氧化银光催化剂在25 min内可实现混合染料的完全降解。掺硼氧化银是一种具有应用前景的可见光光催化剂。     

CdIn2S4/复合材料的制备及光降解罗丹明B

利用高压静电纺丝技术,制得含有羧基的导电聚合物纤维(聚偏氟乙烯/苯乙烯-马来酸酐共聚物/纳米石墨),高温水热条件下在纤维表面制备CdIn2S4颗粒,得到CdIn2S4/导电聚合物纤维复合材料。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和热失重分析仪(TGA)对复合材料的结构进行表征。并利用350 W氙灯模拟太阳光进行光催化降解罗丹明B。结果发现,CdIn2S4/导电聚合物纤维复合材料的降解效率高于CdIn2S4粉体和Degussa P25 TiO2粉体,光催化降解3 h,罗丹明B的降解率为96.2%。     

有机污染物的光催化降解过程中的分析技术进展

本文对有机物的光催化降解动力学研究 ,降解产物的鉴定、定量检测等过程中所使用的一些分析技术和手段 ,尤其是在有机物的光降解机理研究中羟自由基的检测技术和方法进行了综述     

BiOBr掺杂TiO2纳米管阵列光催化降解水中微量双酚A的性能及机理

针对光催化降解水中微量双酚A存在的可见光利用率低、载流子复合效率高和催化剂回收难等问题,本研究采用阳极氧化法和循环浸渍法在钛片上原位制备了BiOBr/TiO₂纳米管阵列(BiOBr/TNTAs)复合光催化剂,使用SEM、XRD和XPS等分析方法对催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明,片层状的BiOBr均匀负载在TNTAs表面,形成了稳定的异质结结构。BiOBr/TNTAs在可见光下对水中微量双酚A的去除率和矿化率明显高于TNTAs,且表现出优异的光催化稳定性。水体中共存的各种阴离子和腐殖酸等会通过竞争活性位点或作为自由基清除剂影响双酚A的去除效果。自由基淬灭结果表明,·OH和h⁺是BiOBr/TNTAs光催化降解双酚A的主要活性物种。光催化活性增强主要归因于BiOBr和TNTAs间p-n异质结的形成,可有效拓展TNTAs的光谱响应范围,从而提高光生电子-空穴的分离效率。