铋铁配比对铁酸铋合成及其光催化性能的影响

采用溶胶凝胶法通过改变原料中铋铁配比合成了以铁酸铋为主相的催化剂粉体。利用定量X射线法分析了不同铋铁配比对铁酸铋合成过程中物相组成的影响。采用紫外-可见光谱表征了粉体的光吸收特性。研究了催化剂组成、光照时间以及催化剂用量对催化降解甲基橙性能的影响。结果表明:九水硝酸铁与五水硝酸铋热分解速率相差较大是引起铁酸铋粉体合成过程中产生杂相的原因。降低铋铁配比有利于铁酸铋相的形成,其中铋铁配比为0.90∶1的原料合成的复合催化剂粉体紫外光降解甲基橙效率最高。     

过渡族金属掺杂对BiFeO_3物相和光催化性的影响

以二乙三胺五乙酸为配体,通过低温热分解配位前驱体法制备掺杂过渡族金属(Co~(2+)、Mn~(2+)、Zn~(2+)、和Cu~(2+))的铁酸铋。通过XRD和IR等手段研究掺杂离子种类和比例对产物物相的影响。结果表明,掺杂金属离子的种类和比例都对产物物相存在明显的影响。同时,以甲基橙为降解模型研究掺杂对产物光催化性的影响。结果表明,Zn~(2+)、Co~(2+)以及Co~(3+)这3种离子的少量掺杂对FeBiO_3的光催化性能有不同程度的提高,而Mn~(2+)的掺杂则降低FeBiO_3的光催化性。与不掺杂所形成FeBiO_3产物相比,甲基橙分别在掺杂3%Zn~(2+)和3%Co~(2+)的产物催化作用下,光照3 h后的光降解率均可提高37%左右。另外,还研究了掺杂Co~(2+)和Zn~(2+)这2种离子所形成产物的磁性分离、回收和循环催化效果。结果发现,由这2种离子掺杂3%后所形成产物具有良好的催化稳定性以及磁回收性能。     

钴掺杂铁酸铋活化过硫酸盐降解水中四溴双酚A的研究

采用溶胶凝胶法制备了钴掺杂的铁酸铋(xCo-BFO),以此作为多相催化剂,活化过硫酸盐(PMS),产生硫酸根自由基,在水相降解溴代阻燃剂四溴双酚A(TBBPA).研究了钴掺杂量、催化剂用量、PMS初始浓度对降解反应过程的影响.结果表明,在xCo-BFO中Co掺杂量(Co/Fe摩尔比)为0.1,用量为0.5 g.L-1,PMS浓度为2.5 mmol.L-1时,60 min内对40 mg.L-1的TBBPA的去除率可达95%以上.所得催化剂在反应中稳定,反应60 min后Co溶出量仅占总Co的0.27%,经4次重复使用仍具有较高催化活性;具有磁性,回收方便,在污水处理领域具有良好的应用前景.     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

纳米铁酸镍的制备及可见光催化性能研究

利用水热法制备了纳米铁酸镍,表征了其微观结构和光谱性能,并以罗丹明B溶液作为目标污染物,研究了铁酸镍催化剂的可见光催化性能。结果表明:所制备铁酸镍的微观形貌为由直径200-300 nm左右的类似球形小颗粒组成的大颗粒,平均粒径为95.60 nm,在紫外-可见光谱区均有较强的光吸收。光催化过程中催化剂的适宜用量为0.05 g,少量H2O2的加入有助于提高罗丹明B溶液的降解率。催化剂用量为0.05 g,加入0.4 mL 30%的H2O2,降解50 mL 20 mg/L罗丹明B溶液,模拟太阳光照射240 min后降解率能够达到99.2%。在实际太阳光照射下,240 min后罗丹明B溶液的降解率可以达到85.2%。     

催化铁内电解法对胞外聚合物形成的影响

为深入了解催化铁内电解法预处理废水对后续生物处理的影响,探讨了污水中新生的铁离子促进载体挂膜的机理,通过对比实验分析了膜中胞外聚合物(EPS)的含量和成因.结果表明,铁离子作为金属连接剂被大量吸附在EPS中,含较多铁离子的废水能增加生物膜中EPS的含量,提高载体的挂膜速率和附着生物量,强化膜的生物降解作用.铁离子更多和糖类官能团连接在一起,EPS中糖类最易消耗,从而造成生物膜脱落,铁离子溶出.     

铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物制备及其催化氧还原的效果

阴极催化剂是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的关键因素.通过研究制备成本低廉、氧还原反应(ORR)催化活性高的阴极催化剂来替代Pt/C对于实现MFC规模化应用具有重大意义.研究采用化学气相沉淀法,以三聚氰胺作为碳氮前驱物、以黑珍珠2000或乙炔炭黑作为碳源,外加醋酸亚铁作为铁前驱物,合成了两种铁氮掺杂碳纳米管/纤维复合物(FeNCB和FeNCC),作为MFC的阴极催化剂.通过循环伏安法和旋转圆盘-环电极分析FeNCB、FeNCC和Pt/C的ORR催化活性的差异,并用MFC验证其差异.结果表明,FeNCB性能与Pt/C相当,优于FeNCC,其催化路径是通过4电子途径催化氧还原反应;MFC-FeNCB性能略优于MFC-Pt/C,显著优于MFC-FeNCB有助于MFC的扩大化,其最大功率密度为1 212.8mW·m~(-2),开路电压为0.875 V,电池稳定电压为(0.500±0.025)V.用X射线衍射、X射线光电子光谱、拉曼光谱等进一步分析显示,复合物中碳纳米管管径的大小、铁氮掺杂的类型和含量以及氧含量是引起制备的复合物催化氧还原性能差异的原因所在.     

稀土元素钇对土壤微生物活性的影响

通过室内培养实验研究了稀土元素钇对土壤中细菌、真菌、放线菌三大微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明:在低浓度的情况下,钇对细菌、真菌、放线菌均表现为刺激作用,最大刺激率,细菌为16.8%,真菌为31.1%,放线菌为41.8%,在高浓度下表现为抑制作用,外源稀土对三大微生物起抑制作用的临界浓度分别为1 000 mg/kg、500 mg/kg、500 mg/kg。而在土壤酶活方面,钇对过氧化氢酶的作用只表现为抑制作用,并且在低浓度时下降的更为显著;钇对蛋白酶活性的影响表现为低浓度促进,最大刺激率达到了54.8%,而在高浓度抑制,最大抑制率为23.3%,且产生抑制作用的临界浓度为1 000 mg/kg;而钇对脲酶的影响不是很明显。因此微生物指标可以用作稀土环境风险的判断指标。     

单斜晶钒酸铋对艾氏剂的光催化降解过程分析

在离子液体[BMIM]Br辅助的水热条件下制备出钒酸铋光催化剂,并采用X射线衍射、SEM进行表征,结果表明获得的催化剂为单相单斜白钨矿(Clinobisvanite),m-Bi VO4结构,形貌为疏松多孔的层片状结构。采用GC-MS对其在365 nm紫外光照射条件下催化降解艾氏剂的降解率进行计算,结果表明,照射时间为30 min时,降解率达到98.7%,照射3 h后,降解率为100%,对WILEY7.LIB谱库检索到的产物结构(相似度91%)分析表明,产物结构完全进行了重排。     

SiO2纳米粉掺杂对薄膜光催化剂结构和活性的影响

针对固定膜光催化剂吸附能力差的缺陷,在催化剂的涂覆溶胶中掺杂具有较大比表面积的SiO2纳米粉制备了一种新的TiO2薄膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)和红外光谱(FTIR)等手段对催化剂进行表征发现,催化剂的晶相以锐钛矿为主,并含有少量的金红石,平均晶粒尺寸为27nm左右.其中掺杂的SiO2以十几到几十纳米的无定型团簇形式分散于薄膜中,除了能增大薄膜的表面积外,对TiO2的晶体结构和表面基团等性质几乎没有影响.光催化降解试验表明,SiO2掺杂后薄膜的活性大大改善,并受掺杂SiO2的原始粒径和掺杂量影响很大.此外,该催化剂还具有很好的稳定性,在连续30多天的使用中,对活性艳红X-3B的去除率一直维持在80%左右,活性未见降低.     

铁掺杂氯氧化铋光芬顿催化降解水中阿特拉津的性能与机理研究

采用溶剂热反应制备了分级微球结构的铁掺杂氯氧化铋(Fe-BiOCl),并用于光芬顿降解阿特拉津(Atrazine,ATZ).结合多因素实验,系统地分析了以Fe-BiOCl为催化剂构建的光芬顿体系氧化降解阿特拉津的性能与机理.结果表明,当催化剂用量为0.2 g·L^-1、污染物浓度为20 mg·L^-1、H₂O₂浓度为6.4 mmol·L^-1时,Fe-BiOCl-2催化剂在120 min内降解阿特拉津的效率约为99.98%,且在较宽pH范围(3.04～6.02)内保持优异的降解效率.通过自由基猝灭实验和电子顺磁共振(EPR)测试发现,在光芬顿体系中羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)是反应的主要活性物种.此外,通过超高效液相色谱测定降解过程中的中间产物,提出了可能的降解路径和转化机理.     

溶胶-凝胶掺杂铁对微弧氧化TiO2膜光催化性能影响

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术在钛片上直接制备TiO2膜,利用溶胶-凝胶法和硝酸铁掺杂方法对该膜表面进行修饰处理,以罗丹明B溶液模拟废水来评价TiO2膜光催化降解水中有机污染物的能力。利用EDX对微弧氧化膜表面成分进行分析。实验结果表明:微弧氧化TiO2膜具有一定的光催化活性。溶胶-凝胶法负载TiO2且硝酸铁掺杂处理后可以使铁离子进入微弧氧化TiO2负载膜,改善膜的光催化性能。溶胶-凝胶法负载TiO2膜对废水的光催化降解效率由13.8%提高到42.5%;铁离子掺杂1%可以使负载TiO2膜对废水的光催化效率由42.5%提高到68.9%。     

稀土铒掺杂TiO_2光催化剂的吸附和光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法成功的制备了一系列Er3+掺杂的TiO2光催化剂,并通过XRD、DRS对催化剂进行了表征,结果表明所制催化剂为锐钛矿型,Er3+的掺杂有利于抑制晶粒生长,提高晶体的热稳定性。紫外-可见吸收(DRS)光谱证实,Er3+的掺杂增强了催化剂在可见光区域的吸收能力。吸附实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了橙黄I在TiO2催化剂表面的吸附能力,随掺杂量增加,吸附增强。活性实验结果表明,Er3+的掺杂显著提高了TiO2的光催化活性,最佳掺杂量为1.5%。     

生物炭负载铁酸锰对水溶液中对氨基苯胂酸的吸附

以酒糟、一水合硫酸锰（MnSO₄·H₂O）和六水三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）作为原料,采用共沉淀法制备阿散酸吸附剂MFB-MCs。对MFB-MCs进行SEM和TEM分析和表征,并考察了溶液初始pH值、吸附剂量、温度和时间对阿散酸吸附效果的影响。结果表明:MFB-MCs能够有效吸附水溶液中阿散酸;溶液初始pH对MFB-MCs吸附水中阿散酸的影响较大,在pH值为2.0,吸附剂量为1 g/L,温度为25℃,吸附时间为1440 min,阿散酸初始浓度为20 mg/L时,其去除率达到82.27%;MFB-MCs对阿散酸的吸附过程符合伪二级动力学模型,主要受化学吸附控制;同时符合Fredundlich等温线模型,属于多层吸附。     

铁钛共掺杂氧化铝诱发表面双反应中心催化臭氧化去除水中污染物

多相催化臭氧化技术因能有效去除水中有机污染物而受到广泛关注.然而,基于单一位点氧化还原的金属氧化物催化臭氧化过程存在速率限制步骤,使活性受到抑制,极大地限制了多相催化臭氧化技术的实际应用.为解决这一瓶颈,以过渡金属物种Fe和Ti对金属氧化物y-Al2O3基底进行晶格掺杂制备出新型双反应中心催化剂FT-A-1 DRCs....     

铁氮共掺杂生物炭对二级水溶解性有机物的吸附特性与长效性评价

为经济高效地去除污水厂二级水中溶解性有机物(DOM),采用铁氮共掺杂生物炭材料(Fe-N-C)作为新型吸附剂,系统分析了该新型碳材料对于二级水DOM的吸附性能、动力学过程、选择性和作用机制.此外,通过固定床吸附装置深入考察了该吸附材料的长效性和重复利用性.结果表明,Fe-N-C对于二级水DOM具有突出的吸附性能,投加量...     

过渡金属掺杂对镧锡烧绿石催化碳烟燃烧性能的影响

催化燃烧是去除机动车排放碳烟颗粒物的有效方法之一.利用CTAB辅助法制备了不同过渡金属掺杂的镧锡烧绿石型La_2Sn_(1.8)TM_(0.2)O_7(TM为Sn、Mn、Fe、Co和Cu)复合氧化物催化剂.采用XRD、氮气吸脱附、SEM、FT-IR、H2-TPR和荧光光谱(PL)等手段表征了催化剂的理化性质,采用程序升温氧化(TPO)技术评价了其催化碳烟燃烧的活性.研究发现,催化剂经900℃焙烧后呈球形形貌,具有相对较大的比表面积(~20 m2·g~(-1)).低价过渡金属离子的掺杂使氧空位的整体浓度增加,有利于催化剂活化吸附氧分子,改变材料的氧移动和氧化还原性能.富氧气氛下,少量过渡金属掺杂提高了烧绿石催化碳烟燃烧的活性和选择性,这与氧空位浓度的增加以及氧化还原能力的提高有关,其中Co-LSO具有较好的催化性能,起燃温度(T10)为379℃,CO_2选择性接近100%;NOx气氛存在可以进一步提升催化剂氧化去除碳烟的活性.利用等温反应和碳烟厌氧滴定实验进行了活性氧浓度的定量和反应动力学分析,并计算出富氧气氛下催化反应的转化频率(TOF),其中Co-LSO样品的TOF值最大为3.20×10~(-3)s~(-1),基于TOF的活性顺序与TPO法得到的起燃性能的结果基本一致.     

铁掺杂氮化硼对制药废水中土霉素的吸附性能研究

为减少工业制药废水中的土霉素污染,采用绿色、快速的球磨工艺一步合成了铁掺杂氮化硼纳米片(Fe-BN),并研究了其对制药废水中土霉素的去除性能。利用球磨的物理机械力,同步实现商品氮化硼的高效剥离和铁基活性中心的掺杂。通过XRD、FTIR、XPS、TEM、N₂-吸附脱附曲线等表征分析吸附剂Fe(5%)-BN的理化性质,并系统研究了其对土霉素(OTC)的吸附性能和机理。结果表明：Fe(5%)-BN的比表面积在球磨45 min后提升了3倍以上,Fe元素主要以Fe₂O₃的形式掺杂在BN片层结构中,OTC在Fe(5%)-BN上的吸附容量相较其前驱体商品氮化硼提升了约7.7倍;吸附符合准二级动力学模型和Freundlich等温线模型,吸附过程为自发吸热,吸附机理主要是阳离子桥作用、静电相互作用和π—π作用;经过4次吸附-解吸循环后,OTC的去除率仍高于94%,循环稳定性良好。     

重稀土元素钇对短程反硝化工艺的影响

研究重稀土元素钇(Y(Ⅲ))对短程反硝化工艺的短期和长期影响.结果表明,1～50mg/L的Y(Ⅲ)对亚硝酸盐的积累量无明显影响,60～100mg/L的Y(Ⅲ)会影响硝酸盐的还原和亚硝酸盐的积累.1～10mg/L的Y(Ⅲ)对细菌活性呈现促进作用,20～100mg/L的Y(Ⅲ)对细菌活性呈现抑制作用.胞外吸附的Y(Ⅲ)是抑...     

负载型钒酸铋的制备及其光催化性能研究

以硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和偏钒酸铵(NH4VO3)为原料,十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为软模板剂,硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为Cu源,改性粉煤灰作为载体,通过水热合成法在不同pH值条件下制备负载型钒酸铋(Cu-BiVO4)复合光催化剂,并采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对催化剂的晶相和表面形貌进行表征,以罗丹明B(RhB)作为目标降解物,研究了所制备的Cu-BiVO4复合光催化剂的可见光催化活性。结果表明:pH值为9的条件下所制备的Cu-BiVO4复合光催化剂为单斜相BiVO4复合材料,具有树枝形貌,其光催化活性最强;加入粉煤灰后,该复合光催化剂的分散性增加,光催化活性增强,对罗丹明B的去除率可达到91.6%。