多孔氮化碳纳米材料光催化降解莠去津的性能及机理研究

本文利用磷酸水热法制备了多孔氮化碳(PCN-H)纳米材料,通过紫外-可见吸光光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和比表面积分析等多种手段表征催化剂的形貌、光学属性及结构特点等.在可见光照射下光催化降解除草剂莠去津,评价材料对莠去津的催化降解活性.分别测试最优化氮化碳材料在不同pH条件下对莠去津降解效率的变化,并分析催化剂用量和除草剂浓度对降解率的影响.结合活性物种捕获实验,阐述莠去津可见光降解的机理.通过材料表征结果分析,PCN-H表现为独特的多孔结构,比表面积分别是基础石墨型氮化碳(MCN)和磷酸浸泡氮化碳(PCN-S)的4.3倍和3.0倍.磷酸水热处理成功实现磷元素的掺杂,可见光利用率明显提高,1h内即可将莠去津降解率从18.4％提升至45.7％.酸性条件有助于PCN-H对莠去津催化降解.在PCN-H可见光催化降解莠去津的过程中,光致空穴和超氧自由基发挥主要作用.该方法制备的材料光能利用率高,避免了金属催化剂自身对环境的潜在污染,酸性条件下降解更为高效,有助于减轻农药污染对农业生态环境及非靶标生物造成的负面影响.     

表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)辅助合成Bi2MoO6光催化剂协同PMS降解AO7

采用CTAB辅助水热法合成钼酸铋(Bi₂MoO₆,BMO)微球,并将其用于活化过一硫酸盐(PMS),在可见光下降解废水中的偶氮染料金橙Ⅱ(AO7).利用X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱仪(FT-IR),扫描电子显微镜(SEM),X射线能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis)对催化剂进行了表征,并通过降解实验测试其催化性能.结果表明,合成的催化剂具有良好的吸附、催化降解AO7的性能.在中性条件下,催化剂投加量0.3 g·L^-1,AO7浓度0.1 mmol·L^-1,PMS浓度1 mmol·L^-1,可以在30 min内完全降解AO7.研究了催化剂含量、pH、共存阴离子等对AO7降解效果的影响.通过自由基消除实验,探索了0.10CTAB-BMO/光/PMS体系中存在的活性物种(h⁺、·O₂^-、¹O₂、·OH和SO₄...     

磷掺杂石墨相氮化碳的制备及对磺胺噻唑的可见光催化性能研究

以三聚氰胺和甘油磷脂酰胆碱为前驱体,通过水热法和煅烧法联合处理方式制得磷掺杂的石墨相氮化碳(PCN);利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis DRS)和光致发光光谱(PL)等方法分析了PCN的物相组成和光电性质。结果显示,磷掺杂提高了PCN催化剂的比表面积,降低了光生电子空穴的复合率,拓宽了可见光谱的响应范围,同时提高了催化剂的氧化性能。将PCN用于可见光催化降解抗生素磺胺噻唑(ST)时,其降解速率远高于体相石墨相氮化碳(CN),且60%PCN(60%为甘油磷脂酰胆碱与三聚氰胺的质量比)的效果最好;自由基捕获实验结果显示,羟基自由基(·OH)在整个光催化反应中占主导地位。     

铁锰矿类Fenton异相光催化降解有毒有机染料

选取6种天然铁锰矿石为光催化剂,以可见光(λ420nm)照射下活化H2O2降解有机染料罗丹明B(RhodamineB,RhB)为探针反应,筛选出活性较高的天然矿石(磁赤铁矿)催化降解RhB及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP).实验表明,可见光下磁赤铁矿在pH=7.0的介质体系,H2O2浓度为3×10-3mol·l-1条件下可有效降解RhB.通过反射紫外光谱、原子吸收分光光度法、XRD初步表征了磁赤铁矿组成结构;采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、总有机碳(TOC)测定等方法,研究了其可见光照射下对RhB光催化降解特性.结果表明,在实验条件下RhB矿化率达60%,DCP矿化率达到63.93%.利用电子自旋捕捉技术(ESR)跟踪测定RhB降解过程中氧化物种,表明催化降解过程涉及羟基自由基(·OH)氧化过程.拟定异相矿石类Fenton体系与传统均相Fenton体系相比,具有反应介质pH范围宽(3.0—7.0)、可见光激发及催化剂易得廉价等优势。     

焙烧温度对N掺杂TiO2催化剂催化性能的影响

以Ti（SO4）2为钛源、碳酸氢铵为氮源,采用均匀沉淀法制得水合沉淀物,在N2保护下对水合沉淀物进行程序升温处理,制得了不同焙烧温度的N掺杂TiO2可见光响应催化剂.以三硝基间苯二酚为目标降解物,研究了所制备微粒在可见光区及紫外光区的光催化活性.对所制备的催化剂采用X射线衍射、热重-差热分析、傅立叶变换红外光谱和紫外-可见漫反射光谱对催化剂进行表征,研究改性催化剂的晶相结构、热稳定性、表面结构和光谱特征.结果表明：N-掺杂TiO2的可见光催化活性显著提高,焙烧温度为300℃时可见光催化活性最为优异,在不降低紫外段催化能力的同时,催化剂的吸收带边红移至468nm.     

水热法制备N掺杂纳米TiO2及其光催化活性研究

以钛酸四丁酯和氨水为前驱物,采用水热法制备N掺杂TiO2纳米微粒,利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.探讨了不同体积比的前驱物、水热温度、水热时间及煅烧温度对水热产物的影响;考察了N掺杂催化剂在紫外线和可见光下光催化降解甲基橙和苯酚的催化性能.     

分子筛负载Fe3+可见光协助降解有机污染物

通过NaY型分子筛负载Fe3 制备异相Fenton催化剂(FeY),采用FeY在可见光(λ＞420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(RhB)和2,4-二氯苯酚(DCP).通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、ESR和红外光谱分析,以及总有机碳量(TOC)的跟踪测定,FeY/H2O2体系在可见光照射下能有效地降解RhB,降解反应主要涉及到·OH自由基的产生和参与.RhB/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应270min,RhB脱色率达到100%,TOC去除率达75.6%.DCP/FeY/H2O2体系在可见光照射下,反应150min,DCP降解率达81.0%.利用酶催化反应米氏方程测定催化剂的活性,FeY催化常数Kcat=2.28×105 mol·l-1·min-1.     

Bi（25）FeO40-g-C3N4磁性催化剂的制备及其可见光催化性能

采用水热法制备了铁酸铋(Bi25FeO40),将其与类石墨相氮化碳(g-C3N4)复合得到Bi25FeO40-g-C3N4磁性光催化剂,用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET比表面积分析、UV-Vis光谱和磁滞回线对该磁性光催化剂进行了表征.考察了Bi25FeO40-g-C3N4复合催化剂对亚甲基蓝的可见光催化降解效果.结果表明,Bi25FeO40-g-C3N4复合催化剂对亚甲基蓝的可见光催化降解效率远高于Bi25FeO40.此外,Bi25FeO40-g-C3N4表现出顺磁性,可通过磁选分离并回收.     

以生物炭为内核的BC@BiOBr催化剂的制备及可见光光催化性能

以热裂解处理香蒲的茎部获得比表面积为341.27 m2·g~(-1)的生物炭作为载体,在水热条件下制备了生物炭负载的溴氧化铋(BC@Bi OBr)光催化剂,并采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、Zeta电位分析仪、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等技术对该负载型催化剂的物理结构和性质进行了表征,结果发现BC@Bi OBr和Bi OBr两种催化剂表面均为Bi OBr片,其中BC@Bi OBr催化剂是由约1μm片状Bi OBr组装而成,XRD测得上述两种催化剂均为Bi OBr晶相,而对无定形的BC并未检测到.通过测定反应物前驱体和生物炭的表面电荷,推测带正电荷的氢氧化铋絮凝沉淀因静电引力与表面带负电荷的生物炭吸附,进而形成以生物炭为核心表面包裹Bi OBr片状的BC@Bi OBr簇状催化剂.通过紫外可见漫反射光谱、固体荧光光谱和循环伏安曲线等测试,发现构成的簇状结构既能提高BC@Bi OBr对可见光的响应程度又能使其光生空穴和电子的复合几率变小.以罗丹明B(Rh B)作为底物探针,测试催化剂在可见光照射90 min时的降解速率,发现与单纯Bi OBr (71.4%)相比,BC@Bi OBr具有更高的可见光催化活性(93.1%),通过对氧自由基等测定实验发现这可能与BC@Bi OBr体系产生了更多的氧自由基有关.     

磁性Bi_4VO_8Cl可见光催化剂的制备及对喹诺酮类抗生素的降解

本文以Fe3O4为磁基体,采用水热合成法制备了易于固液分离的磁性Bi4VO8Cl复合可见光催化剂.利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、HRTEM对其进行表征.以模拟可见光作为驱动光源,以难降解染料甲基橙为目标降解物评价了不同磁性含量光催化剂的活性,发现当Fe3O4占Bi4VO8Cl质量的15%时,复合催化剂表现出良好的磁性与催化活性,对甲基橙的降解率达到85%.在此条件下考察了其在模拟可见光下对4种喹诺酮类抗生素的降解和矿化情况,并以甲磺酸培氟沙星为例考察各种因素对降解性能的影响.结果表明,磁性Bi4VO8Cl对以上抗生素均表现出良好的光催化活性,在最佳条件下对甲磺酸培氟沙星的降解率达94%,矿化率为87%.用外加磁铁直接回收催化剂,循环使用5次后仍保持88%的降解率及94%的催化剂回收率.     

污染水体中鱼体内三聚氰胺的累积及其在清洁水体中的消除

以吉富罗非鱼（Oreochromis niloticus）为受试动物,在室内用水族箱进行模拟养殖试验,设定污染水体中三聚氰胺初始浓度为0.2 g·L-1,考察罗非鱼在其中饲养1周期间体内三聚氰胺的累积情况。再将鱼转移至不含三聚氰胺的清洁水体中饲养1周,考察鱼体内三聚氰胺在其中的消除情况。结果表明,三聚氰胺能在鱼体内迅速富集,鱼肉及内脏中三聚氰胺的含量均与鱼在污染水体中暴露的时间成正相关。其中,鱼肉中三聚氰胺的浓度几乎成线性增大,拟合所得方程为y=5.598 8x＋12.897,相关系数为0.995 9。内脏对三聚氰胺的富集速率先快后慢,且其中三聚氰胺的浓度为鱼肉的2~3倍。在试验后期,鱼肉及内脏中三聚氰胺的浓度分别高达51.55 mg·kg-1和93.89 mg·kg-1,此时罗非鱼表现出明显的中毒迹象。将罗非鱼转移至清洁水体中养殖后,鱼肉及内脏中三聚氰胺的残留量均迅速下降,尤其是后者的消除速度甚快,一周后两者的浓度分别降至0.13 mg·kg-1和0.21 mg·kg-1。此时,罗非鱼中毒症状逐渐消失,活动趋向正常。     

灭蝇胺及其代谢物三聚氰胺在银耳及银耳培养料中的消解和残留

为了研究灭蝇胺在银耳及银耳培养料中的降解残留规律,建立了同时测定银耳、银耳培养料中灭蝇胺和三聚氰胺残留量的高效液相色谱法,测得灭蝇胺在银耳和银耳培养料中的平均回收率为81.9%—95.5%,三聚氰胺在银耳和银耳培养料中的平均回收率为80.8%—98.6%,相对标准偏差(RSD)均低于9.0%.田间试验结果表明,灭蝇胺在降解过程中可转化为三聚氰胺;灭蝇胺和三聚氰胺在银耳培养料中的降解半衰期分别为5.5 d、34.9 d;推荐剂量低浓度直接对银耳子实体施药,灭蝇胺在银耳中的降解半衰期为5.3 d,银耳采收时灭蝇胺的残留量为0.39 mg.kg-1,三聚氰胺的残留量为0.32 mg.kg-1;菌袋扩穴后按推荐剂量高浓度对菌袋施药,灭蝇胺在银耳中的降解半衰期为5.6 d,银耳采收时灭蝇胺残留量别为0.14 mg.kg-1,三聚氰胺的残留量为0.15 mg.kg-1.两种施药方式,银耳中三聚氰胺的残留量均符合我国残留限量的要求,灭蝇胺的残留量符合日本肯定列表制度要求.     

Cytotoxicity Assessment of Melamine Using the Ciliated Protozoan Tetrahymena pyriformis

三聚氰胺曾被用为牛类的非蛋白类氮源,并被非法掺入食品中从而提高其表观蛋白含量.实验利用一种单细胞真核生物模型——纤毛类原生动物梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)研究了三聚氰胺的细胞毒性.结果显示,三聚氰胺对梨形四膜虫的生长速率具有抑制作用,并且这种抑制作用与三聚氰胺浓度成正相关性,其IC50值为0.78g·L-1.细胞同时发生形变.实验证明梨形四膜虫生物测定法相对于动物实验具有耗时短、成本低、操作简便的优势,在潜在毒性物质的风险性评估实验中可成为一种优良的替代模型.     

三聚氰胺对纤毛类原生动物梨形四膜虫的细胞毒性

三聚氰胺曾被用为牛类的非蛋白类氮源,并被非法掺入食品中从而提高其表观蛋白含量.实验利用一种单细胞真核生物模型--纤毛类原生动物梨形四膜虫(Tetrahymena pyriformis)研究了三聚氰胺的细胞毒性.结果显示,三聚氰胺对梨形四膜虫的生长速率具有抑制作用,并且这种抑制作用与三聚氰胺浓度成正相关性,其IC50值为0.78g·L-1.细胞同时发生形变.实验证明梨形四膜虫生物测定法相对于动物实验具有耗时短、成本低、操作简便的优势,在潜在毒性物质的风险性评估实验中可成为一种优良的替代模型.     

三聚氰胺在罗非鱼肝脏内的累积及对EROD和GST活性的影响

以吉富罗非鱼（Oreochromis niloticus）作为研究对象，采用室内水族箱模拟水生态系统，研究了20 d试验期内，水体中初始质量浓度为0.05 g L-1的三聚氰胺在罗非鱼肝脏中的累积规律及不同暴露时间，对罗非鱼肝脏中7-乙氧基-异酚噁唑酮-脱乙基酶（EROD）和谷胱甘肽-S-转移酶（GST）活性的影响。结果表明：随着试验时间的延长，三聚氰胺在罗非鱼肝脏中的质量分数先迅速上升，在第2天高达4.15 mg·kg-1。随后逐渐下降，在第20天降至0.8 mg·kg-1，恢复到暴露初期水平。与对照组相比，罗非鱼肝脏中EROD和GST的活性在第1天被轻微诱导之后，分别在第2天和第4天开始被显著抑制，抑制率分别为50.7%和69.4%。随后两者的活性上升并分别在第7天和第10天开始被显著诱导，诱导率各为122.9%和47.7%。总体上看，EROD和GST的活性皆呈现出诱导-抑制-诱导的变化趋势。但在暴露结束时，这两种酶的活性又显著低于对照组，抑制率分别为34.1%和20.3%。结果显示，罗非鱼肝脏中EROD酶和GST酶，在一定程度上可作为水体中三聚氰胺污染的生物监测指标。     

高效液相色谱法同时测定青菜中环丙氨嗪和三聚氰胺残留

研究并建立了同时测定青菜中环丙氨嗪和三聚氰胺残留量的高效液相色谱紫外检测分析方法。冷冻干燥并均质后的青菜样品经V（氨水）：V（甲醇）=5：95的混合溶液超声辅助浸提、离心、旋转蒸发、固相萃取等浓缩净化处理后,用高效液相色谱定量。分离色谱柱为AgilentNH：柱,流动相为矿（乙腈）：V（水）=90：10的混合溶液,流速为1mL·min-1,检测波长为214nm。环丙氨嗪和三聚氰胺的标准曲线在0．05～10．0mg·L-1范围内与其峰面积线性良好,相关系数不低于0．9995,在0．2～4．0mg.kg-1添加范围内,环丙氨嗪和三聚氰胺的平均回收率分别为81．26％～87．69％和78．24％～82．33％,相对标准偏差分别为2．75％～6．18％和3．99％～6．67％,方法的最低检测浓度分别为11．30和20．38μg·k-1。该方法操作简单且灵敏度高,适用于青菜样品中环丙氨嗪和三聚氰胺残留检测。     

稀土修饰的Co/Hβ催化剂催化分解N_2O

以Hβ分子筛为载体,采用浸渍法制备了一系列以钴为主活性组分,稀土元素为助剂的CoM/Hβ（M=La、Ce、Pr、Nd）催化剂,考察了在含氧条件下直接催化分解N2O的性能.采用X射线衍射、热重-质谱联用系统、H2-TPR、NH3-TPD等方法对催化剂进行了表征.XRD结果表明,Co物种主要以Co3O4尖晶石形态存在.NH3-TPD结果表明,催化剂活性与催化剂的酸性有关.活性评价结果显示,稀土助剂的添加使催化剂活性得到改善,其中以Pr为助剂的催化剂活性最好,N2O转化率达到95%时的反应温度为398℃.     

钴负载MCM-41分子筛催化臭氧氧化水中氯代苯甲酸

通过水热法合成介孔分子筛MCM-41,采用等体积浸渍法制备了Co负载MCM-41分子筛催化剂(Co/MCM-41).小角X-射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、N2吸附-脱附等温线及透射电镜(TEM)等对催化剂的成分、结构的表征结果显示,Co/MCM-41保持了纯硅MCM-41有序的介孔结构,钴元素以钴氧化物形式存在,比表面达到772 m.2g-1.将Co/MCM-41分子筛用于催化臭氧氧化水中对氯苯甲酸(p-CBA)的研究,结果表明,在优化条件下(2%负载量和25℃反应温度),催化剂的加入显著改善了TOC去除率,达到84.6%,是单独臭氧氧化的1.6倍.     

失活甲醇催化剂用于脱除硫化氢的研究

本文研究了失活甲醇催化剂用于脱除硫化氢的试验。结果表明,失活甲醇催化剂具有较好的脱硫性能,其重量硫容在室温和６２３Ｋ时稍低于工业氧化锌脱硫剂,在４２３Ｋ－５２３Ｋ的温度范围内则大于工业氧化锌脱硫剂,其体积硫容在室温下大于工业氧化锌脱硫剂,失活甲醇催化剂的工作硫容随着的升高而增长,而且在低反应空速时或者经过还原后具有更大的硫容。     

Pd/MCM-41催化水溶液中碘苯Ullmann反应的研究

以水溶剂中Ullmann反应为目标反应,设计具有纳米介孔结构的Pd/MCM-41作为其高效催化剂.与传统SiO2载体负载的Pd催化剂比较,该催化剂在以水为介质的碘苯偶合（Ullmann反应）中显示出优良的催化活性和对联苯的选择性.