微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)超氧阴离子自由基(·O_2~-)光生电子(e~-)羟基自由基(·OH).     

WC/TiO2纳米复合界面光催化剂制备及其光催化降解酚类污染物研究

设计并制备了新型WC/TiO2纳米复合界面光催化剂应用于酚类污染物的光催化降解反应中.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术分析了WC/TiO2纳米复合界面光催化剂的晶型和表面形貌.结果显示锐钛矿型TiO2纳米颗粒均匀地分散在WC纳米球表面并很好地构筑了WC/TiO2界面.研究了不同WC负载比例的WC/TiO2光催化剂在模拟太阳光照射下降解苯酚的光催化性能.结果表明:WC/TiO2复合界面的形成可以有效地提高TiO2光催化降解性能;其中,3%WC/TiO2(质量分数)光催化降解苯酚的活性最高.利用紫外-可见光谱(UV-Vis)和高效液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)分析了WC/TiO2纳米复合界面光催化剂降解苯酚的中间产物,提出了苯酚在WC/TiO2界面上可能的降解机理.     

δ-MnO_2对ZnO和TiO_2光催化降解萘酚蓝黑活性影响

以萘酚蓝黑为模型污染物,采用动力学方法研究了δ-MnO2颗粒杂质对亚微米级商品TiO2(C)、ZnO(C)和纳米级自制TiO2(N)、ZnO(N)光催化作用的影响,并通过紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和荧光光致发光光谱(PL)对试样进行了表征。结果表明,δ-MnO2能导致2种TiO2严重失活,而对2种ZnO的光催化活性影响很小。δ-MnO2导致TiO2光催化剂失活的主要原因为:能提高TiO2的带隙能,以及作为深能级杂质促进光生电子与空穴之间的复合。     

环境科学一般问题

X-1200603202TiO2光催化氧化技术处理环境污染物的研究进展/齐建(中国船舶重工集团公司第七0四研究所)…∥水资源保护/河海大学环境水利研究会.-2006,22(1).-15~18,73环图X-121阐述了TiO2光催化氧化法的原理、TiO2催化剂的制备以及粉末型和负载型两种形态的TiO2在光催化氧化有机污染物方面的应用情况,指出粉末型TiO2主要应用于废水处理,负载型TiO2主要应用于废水处理、垃圾填埋场渗滤液处理和环境净化。粉末型TiO2的研究发展方向是通过改性以提高其活性和可应用性,如表面沉积贵金属、表面耦合、表面敏化、过渡金属掺杂等;负载型TiO2…     

F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

BiOCl-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)复合光催化剂制备及其光催化降解污染物机制

光生电子和空穴的分离效率是影响光催化性能的重要因素。氯氧铋是典型的层状纳米光催化剂,却因光生电子和空穴的快速复合所表现出的低量子效率而受到使用限制。本文通过两步的水热法合成了BiOCl-(NH4)3PW12O40复合光催化剂。以甲基橙(MO)为模拟污染物进行光催化活性测试。结果表明,在氙灯模拟的太阳光照射下,Bi与W的原子比为1:1时,其催化效果最佳。通过自由基猝灭实验对催化剂光降解MO的催化机制进行了研究,发现BiOCl是由空穴,羟基自由基和超氧自由基共同作用来对MO进行降解;而复合催化剂则主要以羟基自由基和超氧自由基为活性物种来降解MO。通过对反应前后的催化剂进行XPS分析,证明了磷钨酸铵可以接收BiOCl产生的光生电子。通过光电流测试,表明复合光催化剂的光生电子的转移和分离效率有了较大的提高,从而提高了光催化活性。     

Zr/TiO2纳米颗粒的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯,乙醇为原料,用固相合成法制备了Zr/TiO2纳米颗粒,用XRD、TEM对其组成、颗粒大小、形貌进行了表征.通过对罗丹明B的降解反应,考察了Zr/TiO2的光催化活性.结果表明,Zr/TiO2为纳米颗粒,平均粒径为12.7 nm左右,且颗粒均匀;掺杂金属离子Zr提高了TiO2光催化效率,掺杂2.0%Zr的催化剂活性最高.Zr/TiO2的光催化反应,首先是反应物在Zr/TiO2表面发生吸附作用,然后进一步发生光催化降解.     

全光谱条件下WO3-x光催化降解甲氧苄啶

光催化作为一项绿色、高效的污染物治理技术,其传统光催化材料缺少对全光谱中红外光区的利用,会在一定程度上造成资源的浪费,限制了污染物降解能力上限。因此,利用WO_3-x光催化降解甲氧苄啶(TMP),探索了不同光谱下的降解性能以及在最优降解条件下的降解机理。结果表明：黑暗和红外光条件下,TMP几乎未发生降解。全光谱条件下TMP的降解率相较于紫外-可见光提高44.8%。2种体系中WO_3-x光催化反应降解TMP的机理较为相似,O^-₂·和H₂O₂是发挥主要作用的活性物种。在降解过程中,大量的活性自由基在催化剂表面产生,然后进入均相体系,促进TMP降解;同时,WO_3-x对全光谱中红外光区间段的有效吸收展现出优异的降解能力。此外,温度在反应体系中并不是提升降解率的主导因素。     

ZnTiO_3-TiO_2复合光催化剂的制备及光催化降解有机污染物机制分析

TiO2光催化剂因无毒无害而在光催化降解污染物领域有巨大潜力。但由于TiO2的光生电子空穴复合较快,量子效率较低,限制了它的广泛使用。在本研究中,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了ZnTiO3-TiO2异质结复合光催化剂,分析了配比和煅烧温度对材料光催化性能的影响,以甲基橙(MO)溶液为模拟污染物进行光催化降解,研究了其催化效果及效率提升的机制。研究表明,在紫外光照射下,ZnTiO3与TiO2比值为0.3时,在600℃下煅烧3h后,其催化效果最佳且表现出良好的化学稳定性。通过光电流测试和电子自旋共振波谱仪的检测结果,证明复合光催化剂的光生电子和空穴复合率降低,从而提高了光催化活性。     

BiOCl-(NH4)3PW12O40复合光催化剂制备及其光催化降解污染物机制

光生电子和空穴的分离效率是影响光催化性能的重要因素.氯氧铋是典型的层状纳米光催化剂,却因光生电子和空穴的快速复合所表现出的低量子效率而受到使用限制.本文通过两步的水热法合成了BiOCl-(NH_4)_3PW_(12)O_(40)复合光催化剂.以甲基橙(MO)为模拟污染物进行光催化活性测试.结果表明,在氙灯模拟的太阳光照射下,Bi与W的原子比为1∶1时,其催化效果最佳.通过自由基猝灭实验对催化剂光降解MO的催化机制进行了研究,发现BiOCl是由空穴,羟基自由基和超氧自由基共同作用来对MO进行降解;而复合催化剂则主要以羟基自由基和超氧自由基为活性物种来降解MO.通过对反应前后的催化剂进行XPS分析,证明了磷钨酸铵可以接收BiOCl产生的光生电子.通过光电流测试,表明复合光催化剂的光生电子的转移和分离效率有了较大的提高,从而提高了光催化活性.     

Mn-Fe氧体/SiO_2/TiO_2磁载光催化剂的制备及性能

以化学共沉淀法制备Mn-Fe氧体,正硅酸乙酯为前躯体对其进行多次包覆SiO2,得到致密SiO2保护层的Mn-Fe氧体软磁性载体。采用溶胶-凝胶法在软磁性载体上负载TiO2光催化剂,得到Mn-Fe氧体/SiO2/TiO2纳米磁载性复合光催化剂。用X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)进行了表征;以甲醛为模拟污染物,评价了其光催化活性;以磁性回收装置测定了其回收率。结果表明,对TiO2进行晶化热处理时,磁载体中金属离子在TiO2有所渗透,且随着TiO2负载次数的增多,金属离子在TiO2中的含量逐渐降低,TiO2粒径逐渐增大;复合催化剂的比饱和磁化强度减小,矫顽力增大,其磁回收效率逐渐降低,光催化活性逐渐增强。当TiO2负载次数为10次时,该磁载催化剂的催化活性是纯TiO2的1.053倍,回收率为70.52%。该光催化剂既具有较高的光催化活性又具有高的回收性能。     

环境保护管理 环境卫生与卫生工程

X33200700856纳米TiO2对气相中甲醛光催化降解的研究/丁震(江苏省疾病预防控制中心)…∥环境科学研究/中国环科院.-2006,19(4).-74~79环图X-6采用溶胶-凝胶法制备了掺杂金属离子的纳米TiO2光催化剂,运用透射电镜和X射线衍射手段对催化剂的结构进行了表征,并将制备的光催化剂负载于不锈钢丝网、玻璃弹簧和泡沫镍板3种不同载体上,以室内空气典型污染物甲醛气体为模型反应物,研究了3种不同改性纳米TiO2光催化剂对甲醛气体的光催化作用,3种光催化反应器的催化效率以及环境因素对光催化效率的影响,同时考察了催化剂的失活特征.结果表明:该负…     

TiO2/ZSM-5m光催化耦合过硫酸盐降解焦化尾水的研究

以具有介孔结构的沸石分子筛ZSM-5m负载纳米TiO2制备出复合型光催化剂,用扫描电镜、比表面及孔径分析仪和X射线衍射对形貌和结构进行表征,通过序批试验考察了TiO2/ZSM-5m/过硫酸盐体系深度降解焦化生化处理出水中残余有机污染物(ROPs)的效果和机理.结果表明,在COD初始平均浓度为352mg/L,TiO2/ ZSM-5m投加量为1.6g/L,pH值为3.0,C(Na2S2O8)为0.8g/L,常温下反应180min,COD出水平均浓度为76.3mg/L,去除率达到78.2 %,在上述优化条件下可达到现行污染物排放标准.ROPs光催化符合Langmuir-Hinshelwood模型,推测具有微介双孔结构的催化剂表面电子易被S2O82-俘获,降低空穴与电子的复合率,促进了·OH 和SO4-·形成,对ROPs的吸附和光降解有较大的强化作用.用GC-MS对处理前后废水中的污染物进行测定以揭示降解与转化规律,发现苯类特征污染物能有效降解,但产生的中间产物明显增多.     

可控合成La（OH）3纳米球光催化去除NO及其催化性能机制研究

以KOH和La(NO3)3·6H2O为前驱体,柠檬酸为保护剂,采用一步水热法合成三维La(OH)3纳米球光催化剂.通过XRD、SEM、PL和UV-vis DRS等对样品进行结构表征.结果表明,柠檬酸的加入量对La(OH)3的形貌均匀性和催化活性均有较大影响.柠檬酸和La(NO3)3·6H2O的物质的量的比为2∶1时,得到的样品为形貌均匀的纳米球,光催化活性最佳且稳定性好.这是因为三维的纳米球结构更容易促进光生载流子的分离;此外,形貌均匀无团聚,增加了催化剂表面的活性位点,使反应过程中反应物和中间产物迅速扩散,从而光催化活性最高.在光催化过程中,羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O-2)是最主要的氧化物种.NO可以和产生的·OH和·O-2反应生成HNO2和HNO3,从而去除NO.本文研究结果充实了La(OH)3光催化材料的合成基础理论,探讨了La(OH)3光催化活性机理,为La(OH)3应用打开了新的视野.     

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响

以溶胶-凝胶法制备纯的和分别掺杂Fe3+、Ce3+的TiO2纳米粒子,以橙黄IV的光催化氧化评价纳米粒子的紫外光与可见光活性,利用TG-DSC、XRD、BET及UV-Vis吸收光谱考察掺杂对TiO2的相变、粒径、比表面积及光吸收性能的影响,在归一化条件下探讨Fe3+及Ce3+掺杂对TiO2活性和表面性质产生影响的机制。结果表明:Fe3+及Ce3+的最佳掺杂量分别为0.2%和0.04%;Ce3+抑制TiO2由锐钛矿向金红石转变以及改善TiO2高温组织稳定性的能力均明显大于Fe3+;Fe3+和Ce3+掺杂均能提高TiO2的紫外光活性并扩展TiO2的光响应范围,但光生电子与空穴复合以及光腐蚀使它们对TiO2可见光活性的提高并不显著。Fe3+和Ce3+的半径及其相应氧化物的性质决定了两者对TiO2性能的不同影响。     

贵金属负载TiO_2光催化降解甲苯研究

采用Degussa P25 TiO2粉末,利用光沉积法制备贵金属负载光催化剂M/TiO2(M分别为Pt、Pd、Ag和Au)。通过气相甲苯光催化降解实验考察M/TiO2的光催化活性。实验结果表明:负载1.0 wt%的Pt、Pd、Ag和Au四种贵金属均可提高TiO2光催化降解甲苯的效率,其中Pt/TiO2的光催化活性最佳。循环伏安法(CV)、塔菲尔(Tafel)和Mott-Schottky电化学测试证明Pt的负载抑制光生电子和空穴的复合,提高载流子浓度,进而增强TiO2光催化活性。     

环境保护管理 环境卫生与卫生工程

X33200600706纳米TiO2负载织物对室内空气中氨的净化/董永春…(南开大学环境科学与工程学院)∥中国环境科学/中国环境科学学会.-2005,25(增刊).-26~29环图X-58制备了纳米二氧化钛(TiO2)水分散液,并将其负载于织物表面,形成了具有光催化特性的纳米TiO2负载织物,然后使用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行了表征,利用自行设计的光催化反应器,对模拟室内混凝土释放的氨进行了光催化净化研究。重点考察了纳米TiO2水分散液用量、染料以及纤维种类等因素对净化性能的影响。结果表明,纳米TiO2负载织物在波长为365.5nm紫外光照射下对氨…     

TiO_2光催化降解直接耐酸大红的动力学研究

以TiO2为催化剂,直接耐酸大红4BS为模型污染物,对暗吸附实验和不同光强下的光催化反应进行了研究。实验结果表明,TiO2对4BS有很强的吸附作用,其原因主要与染料的结构特性和催化剂表面物种有关,由于高吸附作用导致光催化反应为零级动力学;反应速率r随起始浓度C0的增加变化不大,随着光强的增强,反应速率逐渐加快,但当光强大于1.48 mw/cm2,变化较小达到光饱和;通过分析推测光催化反应途径主要是羟基自由基.OH与吸附在催化剂表面有机物的反应。     

活性炭纤维负载纳米La-S/TiO_2光催化降解苯酚的研究

采用浸涂-焙烧法合成了活性炭纤维负载纳米La-S/TiO2复合光催化剂,并用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌和结构变化进行了表征分析。在λ>400 nm的可见光光照下,考察了其对苯酚溶液的光催化降解能力。结果表明:负载型La-S/TiO2复合光催化剂比纳米La-S/TiO2光催化剂对苯酚具有更强的降解能力,苯酚的降解是在自由基的作用下进行的,经历了先形成不稳定的活性中间体,然后直接开环降解成脂肪酸等低分子量的化合物,接着被深度氧化的过程。     

RGO/TiO2光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸研究

通过Hummers法及紫外光/热还原工艺制得还原氧化石墨烯(RGO),采用溶胶-凝胶-煅烧法,以RGO和钛酸酊脂为前驱体制备出RGO/TiO2光催化复合材料,并利用XRD、FT-IR等对其进行了表征.对RGO/TiO2光催化降解性能的研究发现,复合光催化剂RGO/TiO2对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光催化降解活性显著优于纯TiO2,并且发现负载量和pH值对光催化降解性能有较大的影响:RGO/TiO2投加量为1.2g·L~(-1)、RGO负载量2%、pH为3、初始浓度为50 mg·L~(-1)反应12 h,2,4-D去除率达到98.75%;2,4-D降解率随着RGO/TiO2投加量的增大先增大后减小;RGO/TiO2对2,4-D的降解为脱氯还原和催化氧化过程,产生氯酚、苯酚等中间产物.