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1.
Fe2+/过氧化钙类芬顿体系(Fe2+/CaO2)在实际应用中易受到铁离子循环缓慢的限制.因此,本研究利用商业WS2作为Fe2+/CaO2体系的助催化剂以促进Fe3+/Fe2+快速循环,进而高效降解双酚A(BPA).在最佳条件下,WS2/Fe2+/CaO2体系在15 min内对BPA(10 mg·L-1)的降解率为99.7%.同时,该体系展示出良好的应用前景,可适用于多种水体,亦可高效降解多种难降解有机污染物.自由基淬灭实验和EPR分析表明,羟基自由基(·OH)、单线态氧(1O2)和超氧自由基(·O2-)是BPA降解的主要活性氧物种,其中·OH贡献最大.WS2表面暴露的W4+还原性位点,促进了Fe... 相似文献
2.
近年来,亚铁离子活化过硫酸盐的类芬顿(Fe2+-PMS/PS)高级氧化技术发展日趋成熟,但因Fe3+无法还原导致反应停止的问题仍制约其大规模应用.结果发现,当把以双酚A(BPA)为代表的某些有机物与Fe3+和TiO2混合,所形成的某种络合物可以拓宽TiO2光响应范围捕获可见光,通过TiO2将光生电子传递给Fe3+进行还原,从而实现Fe3+/Fe2+的无限循环.依据上述原理,构建了可见光下BPA-TiO2-Fe3+-PS复合体系来降解BPA,并对其催化性能、催化机制和影响因素进行探讨.结果表明,该体系具有突出的催化性能,60 min内BPA(50 mg·L-1)降解率达到93.1%,矿化度达到70%.同时验证该体系可以通过双酚A自生光电子还原Fe3+, 60 min还原得到的Fe2+稳... 相似文献
3.
双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物(EDCs),对人体和生物都存在毒性风险.高级氧化技术(AOPs)因其能产生大量的活性物种来降解污染物,成为目前处理环境中污染物最常用的方法之一.本研究采用紫外联合过氧化镁(UV/MgO2)体系降解水体中的BPA,并探究了该体系对BPA的降解机制.实验结果表明,UV/MgO2体系能够高效降解水体中的BPA,在1 h内降解率可达98%,体系降解的反应速率对比单独MgO2和单独UV降解分别提高了约48倍和18倍.数据显示在0.5 g·L-1 MgO2浓度下BPA的降解速率最快.水体的pH、不同水体及水体中的不同离子对UV/MO2体系降解BPA具有一定的影响作用(其中,SO42-、HCO3-和HA有明显抑制作用),总体来说,体系的适应性较强.通过电子自旋共振(EPR)检测得知体系中存在·OH、1O2 相似文献
4.
以Fe(2-MI)@NH2-MIL-125(Ti)为前驱物制备了三元FeTiO3@TiO2/C异质结构复合材料,发现其具有丰富的N掺杂的石墨烯缺陷,在可见光范围内显示出良好的光吸收能力.FeTiO3和TiO2在碳骨架上有效耦合,可显著提高催化活性.实验结果表明,制备的催化剂能有效活化PMS;在自然光/PMS体系中,30 min内降解罗丹明B的效率可达99%,优于已报到的同类催化剂;催化剂在pH为3~9范围内去除有机物的效率均达到90%以上,且矿化效率达到50%以上.EPR和自由基淬灭实验显示,空穴和·OH对催化过程起到关键作用,空穴/光电子和活性金属中心Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)氧化还原对自由基和后期有机物降解也起到重要作用. 相似文献
5.
采用共沉淀法和高温煅烧法制备 Fe2O3和 Mo S2复合材料(FM),将其作为非均相催化剂活化过硫酸盐(PS)降解磺胺嘧啶(SDZ)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对FM的形态和结构进行表征。研究了FM投加量、PS浓度、初始p H、无机阴离子、腐殖酸对SDZ降解的影响。结果表明:在FM投加量为0.4 g/L、PS浓度为1 mmol/L、初始p H为7、SDZ浓度为20 μmol/L条件下,FM/PS体系在30 min内对SDZ的降解率达到100%。电子顺磁共振(EPR)和自由基淬灭实验结果表明,FM/PS 体系中主要的活性因子为硫酸根自由基(SO4·-)和羟基自由基(·OH),其中 SO4·-起主导作用。FM/PS 体系降解 SDZ 的机理为:Mo S2表面的Mo4+直接催化PS,同时促进Fe2O3 相似文献
6.
以邻苯二甲酸二乙酯(DEP)为目标污染物,研究了BaSnO3锡酸盐钙钛矿在模拟太阳光条件下对其光催化降解的潜力.现代谱学表征结果表明BaSnO3钙钛矿具有丰富的氧空位、结构缺陷和优异的光催化活性,在500W氙灯照射下,120min内能降解91.8%的DEP(10mg/L),降解过程符合准一级动力学,且BaSnO3钙钛矿在pH值3.0~9.0范围内均保持良好的催化性能.光生空穴(h+)、超氧自由基(O2·-)和羟基自由基(·OH)均参与了光降解反应,其中O2·-起最主要的降解作用.通过密度泛函理论计算(DFT)对DEP的降解路径和机理进行研究,发现活性氧基团(包括O2·-和·OH)对DEP苯环羟基化和脂肪链断裂起重要贡献. 相似文献
7.
为提高FeS2活化H2O2降解有机物的性能,本研究通过引入多价金属钼(Mo)制备得到Mo掺杂的FeS2催化剂(FeS2@Mo),并用于催化降解水中双酚A (BPA).通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和结构组成等进行表征.研究了H2O2浓度、FeS2@Mo投加量、初始pH等条件对BPA降解效果的影响.结果表明:(1)Mo掺杂的FeS2呈现花瓣形球体,尺寸500~1 000 nm.(2)在条件为5 mmol/L H2O2、100 mg/L FeS2@Mo、pH=3.5时降解效果最优,且在该条件下反应10 min时BPA的降解率可达99.1%.(3)淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)试验的结果表明,该体系中的活性物种包括羟基自由基(·OH)、单线态氧(1... 相似文献
8.
预防和控制低浓度气态甲醛(HCHO)仍是室内环境污染所面临的巨大挑战之一,设计合成吸附能力强、催化氧化性能高、稳定性好的催化剂具有重要的实际应用价值。采用水热法和溶胶-凝胶法制备了一系列Ag-Bi共掺杂的纳米结构Ag/Bi-TiO2光催化剂,用于在可见光、无动力条件下催化降解室内低浓度气态甲醛。并采用XRD、SEM、BET、H2-TPR、UV-vis、XPS等技术对所制催化剂进行表征分析,考察了制备方法、Ag-Bi掺入量、煅烧温度等条件对催化剂可见光催化氧化性能的影响。结果发现:水热法制得的Ag/Bi-TiO2-H催化剂降解甲醛效果最佳,其48h降解率可达到94.1%,可将浓度为1.076 mg/m3的甲醛降低至0.093 mg/m3,显著提升了TiO2的催化氧化性能,其Ag2O/Ag、Bi3+和TiO2间的协同耦合作用改善了催化剂的微观结构,增强其对可见光的吸收,促进了光生电子的形成及转移... 相似文献
9.
利用聚多巴胺(PDA)与氮川三乙酸(NTA)接枝并螯合Fe3+,形成以PDA为载体、NTA为Fe3+螯合剂的芬顿催化剂NTA-Fe@PDA,采用NTA-Fe@PDA/H2O2芬顿氧化法去除废水中盐酸土霉素(OTC).材料表征结果发现,NTA-Fe@PDA属于典型的介孔结构,Fe元素与有机配体成功螯合,PDA的聚合效果良好.探讨了H2O2投加量、NTA-Fe@PDA投加量和初始pH值对OTC降解的影响.结果表明,在NTA-Fe@PDA浓度为200mg/L,H2O2浓度为5mmol/L,初始pH值为4.85的条件下,反应60min后,20mg/L OTC的降解率达到96.23%.自由基鉴定实验表明,·OH是OTC降解过程中的主要自由基.通过LC-MS分析结果推测了OTC降解的中间产物和可能的降解路径.NTA-Fe@PDA在反应体系中重复利用8次以后,OTC的降解率仍在86.80%以上. NTA-Fe@PDA/H 相似文献
10.
为了提高Fe2+活化过硫酸盐(PS)过程中Fe2+的利用效率,降低其对自由基的淬灭作用.制备了聚多巴胺复合聚丙烯非织造布(PDA-PP),考察了PDA-PP材料应用于Fe2+/PS体系中,对酸性红B(ARB)的氧化降解性能和机理.结果表明:PDA-PP/Fe2+/PS体系能够更持续地活化PS氧化降解ARB.一方面聚多巴胺中酚羟基使Fe3+还原为Fe2+,保持对PS分解的持续性,另一方面聚多巴胺中的邻苯二酚和氨基对Fe2+的络合作用控制了Fe2+的释放速率,降低了Fe2+对自由基的淬灭.自由基淬灭实验与ESR分析结果表明,羟基自由基(·OH)是PDA-PP/Fe2+/PS体系的主要活性物种.(SO4·-)的产生量少于·OH.研究显示,PDA-PP的加入能有效提高Fe2+/PS体系中Fe2+ 相似文献
11.
垃圾焚烧过程中会产生大量氯苯等氯代挥发性有机污染物(CVOCs)和二噁英等持久性有机污染物(POPs). CVOCs的排放会导致光化学烟雾和温室效应的产生,而二噁英能在土壤中长期附存,具有人体致癌和致畸变等严重危害. 催化降解技术具有显著优势,能将二噁英等有机污染物彻底破坏分解,最终将其转化为CO2、H2O和HCl等产物. 基于钒基催化剂VOx/TiO2的过渡金属氧化物催化剂已被广泛应用于烟气CVOCs和二噁英处理领域. 钒基氧化物VOx中的V=O基团对二噁英起到亲核吸附的作用,在钒基氧化物上添加第二活性组分钼氧化物MoOx可以提高催化剂的催化活性. 本文采用湿法浸渍的方法制备出用于催化降解含氯污染物的粉体钒钼钛VOx-MoOx/TiO2催化剂,并分析其合成方法、催化表征和性能测试结果,讨论反应温度对一氯苯及二噁英催化率影响的机理,旨在为开发二噁英催化技术提供参考. 结果表明:VOx-MoOx/TiO2催化剂表面催化活性位点较多,活性组分分散良好,起始还原温度较低,活性氧含量较多,比表面积较大,颗粒团聚较轻,具有优良的催化特性. 通过系列实验筛选出合适的催化剂组分比例为5%VOx-5%MoOx/TiO2(记作“V5-Mo5-Ti”,即VOx和MoOx的质量分数各占5%,TiO2的质量分数占90%),在150 ℃低温下其对一氯苯和二噁英的催化效果优异. V5-Mo5-Ti催化剂对一氯苯的低温转化率随原始稳定浓度和空速比的升高而降低. 在一氯苯初始浓度为150×10?6、空速比为10 000 h?1时,V5-Mo5-Ti催化剂在150 ℃下对一氯苯的转化率为54.0%,在300 ℃时接近100%. 在150 ℃的低温环境中,该催化剂对二噁英催化脱除率在86%以上,催化降解率在74%以上. 研究显示,VOx-MoOx/TiO2催化剂对二噁英的催化脱除率和降解率随温度的升高而提高,主要归因于升温加快了V2O5中V5+和V4+元素以及MoO3中Mo6+和Mo4+元素的催化氧化循环速率. 相似文献
12.
采用溶胶-凝胶法制备Fe-TiO2(Fe掺杂纳米二氧化钛)催化剂,通过XRD(X射线衍射仪)、SEM(扫描电镜)、EDX(能量色散X射线光谱仪)和UV-Vis谱对其形态、结构、组成和性质进行表征. 采用Fe-TiO2催化剂脱除气态Hg0(元素汞),研究了该催化剂在紫外光和可见光下的脱汞效果,并考察了Fe3+的最佳掺杂比. 结果表明:在Fe-TiO2光催化剂中,TiO2以锐钛矿相形态存在,当Fe3+掺杂浓度〔以n(Fe)/n(Ti)计〕达到0.010时,所制备的Fe-TiO2在紫外光和可见光下的脱汞率均达到最大,分别为54.76%和18.92%. 提出了Fe-TiO2光催化脱汞的可能机制:Fe3+掺入TiO2结构中,使TiO2的导带与Fe3+的d轨道发生重叠,导致TiO2能带变窄,从而扩展了可见光的响应范围;Fe3+在TiO2中作为一个浅俘获阱,当其俘获光生电子以后,光生空穴能够继续扩散到TiO2表面发生表面化学反应,生成具有强氧化性的超氧自由基O2-和·OH,对Hg0进行氧化;当Fe3+掺杂浓度大于0.010时,由于过多的Fe3+成为了光生电子和光生空穴的俘获位,从而使俘获的电子-空穴对通过量子隧道效应复合的概率增加,同时,活性氧化物种O2-和·OH相互消耗,抑制了光催化效率. 相似文献
13.
通过煅烧自制的TiO2纳米带(TiO2-NB)和多孔氮化碳(pg-C3N4)制备出新型的TiO2纳米带/多孔氮化碳(TiO2-NB/pg-C3N4)光催化剂,优化了其制备条件,并用于可见光条件下催化降解雌激素活性最强的17α-乙炔雌二醇(EE2).通过SEM、TEM、XRD、UV-vis DRS、PL、XPS和BET等手段对催化剂结构和表面物理化学性质进行表征和分析.结果表明,B型TiO2纳米带均匀负载至多孔氮化碳薄片上,形成TiO2-NB/pg-C3N4复合光催化剂.最优条件下制备的TiO2-NB/pg-C3N4降解EE2的速率常数(0.02537min-1)分别是TiO2-NB (0.00197min-1)和pg-C3N4(0.0077min-1)的12.88倍和3.29倍.自由基捕获实验结果显示超氧自由基(·O2-)是TiO2-NB/pg-C3N4可见光催化降解EE2的主要活性物种.HPLC-MS中间体检测结果显示,可能的降解中间体主要有4个,提出可能的降解途径,而且通过MCF-7雌激素活性测试法可知降解过程产物的雌激素活性基本消除. 相似文献
14.
为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO2光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产物分析研究了光降解污染物的主要活性物种和模拟海水中TC降解途径.结果表明,模拟海水中TC光催化过程会受到显著抑制,手性介孔TiO2催化剂对TC光降解反应速率相比其在纯水体系降低了70%左右,而非手性TiO2光催化剂在海水体系中几乎不能降解TC.模拟海水中阴离子对光降解过程影响较小,但Mg2+和Ca2+存在会显著抑制光催化过程.无论在纯水还是模拟海水中,可见光激发后催化剂产生的活性物种都是空穴为主,因此模拟海水中降解路径与纯水体系中相同.盐离子不会抑制活性物种的产生,但Mg2+和Ca2+会富集在TC分子中电负性强的原子周边,阻碍空穴等对TC分子中电负性强原子的攻击,从而抑制了光催化降解效率. 相似文献
15.
催化臭氧氧化工艺是处理难降解废水的有效手段,但仍存在臭氧利用率较差、催化效率低、催化剂活性组分流失等问题. 本文以α-Fe2O3作为臭氧催化剂,通过SEM、N2吸附/脱附等方法表征了α-Fe2O3的结构,构建了α-Fe2O3催化臭氧氧化处理苯酚废水体系,优化催化条件,提高处理效率,并对催化机理和催化剂稳定性进行了深入讨论. 结果表明:①α-Fe2O3表现为团聚的不规则球状,且比表面积较大,达83.38 m2/g,具有良好的臭氧催化潜力. ②臭氧投加量和pH对催化体系的影响明显,但α-Fe2O3投加量的变化对降解效果的控制并不显著,在优化的条件下反应30 min时COD的去除率可达97.67%,较单独臭氧提高了41.33%. ③在催化臭氧氧化中投加TBA和Na3PO4分别屏蔽·OH和路易斯酸性位点后,COD的去除率分别降低了17.01%和20.92%,这表明在α-Fe2O3表面的路易斯酸性位点产生的·OH是COD去除率高的主要原因. ④α-Fe2O3在重复试验中保持了较高的催化活性和稳定性,6次重复后对COD的去除率仍可达到93.07%,流失率为1.05%. 研究显示,α-Fe2O3表现了优异的臭氧分解协同作用,具有良好的苯酚持续去除能力和结构稳定性,可为高效去除含酚废水或难降解废水提供技术参考. 相似文献
16.
采用水热合成法成功制备出MnFe2O4磁性纳米棒(s-MnFe2O4),并考察了商品化的Fe3O4、MnFe2O4和合成的s-MnFe2O4纳米棒这3种磁性纳米颗粒作为非均相Fenton催化剂降解水中四环素抗生素的性能.同时,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、N2吸附-脱附、振动样品磁强计(VSM)及X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂的理化性质进行了表征.非均相Fenton催化降解四环素的结果表明,s-MnFe2O4具有最高的催化活性,反应180 min,四环素的去除率可以达到87.6%,TOC的去除率达到47.5%.自由基捕获试验证实了羟基自由基(·OH)是非均相Fenton氧化过程中的主要活性物种.s-MnFe2O4磁性纳米棒的高催化活性归... 相似文献
17.
通过简单的超声剥离分散和水热法,成功制得了具有多孔结构的TiO2/pg-C3N4复合催化剂.利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对样品的形貌、结构及光学性能进行了表征.在模拟太阳光照射下,以RhB和MO为模拟污染物考察了TiO2/pg-C3N4的光催化性能.结果表明:当TiO2占pg-C3N4的质量分数为5%时,制得的TiO2/pg-C3N4(5:100)复合催化剂具有最优的光催化性能.TiO2/pg-C3N4(5:100)对RhB的光催化降解途径为O2·-和h+使整个共轭发色团结构发生裂解.TiO2/pg-C3N4(5:100)光催化性能的提高一方面是由于多孔结构增加了光催化反应的活性位点;另一方面是由于TiO2与pg-C3N4之间形成了Z型异质结,与传统的Ⅱ型异质结相比,该复合催化剂不仅使光生载流子分离效率提高,同时保留了pg-C3N4导带电子的强还原性和TiO2价带空穴的强氧化性. 相似文献
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采用浸渍法制备了一系列CuO-MOx/TiO2 (M=W,Zr,La)催化剂用于NH3选择性催化氧化(NH3-SCO),同时探究了SO2中毒对NH3氧化性能的影响.结果表明,过渡金属氧化物的添加使Cu/TiO2催化剂NH3转化率降低,但显著提高N2选择性.其中,W03具有最好的促进效果,在300℃下催化剂N2选择性提高了36%.通过H2-TPR和NH3-TPD表征发现,WO3的添加增加了Cu/TiO2催化剂表面酸性位点的数量,促进NH3的吸附,但降低催化剂氧化还原性能,抑制NH3氧化为NOx.经SO2中毒处理后,CuO-MOx/TiO2催化剂N2选择性进... 相似文献
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为了发挥均相体系中过渡金属元素对PMS(过硫酸氢钾)的催化效果,同时解决存在的金属离子污染的问题,以AO7(酸性橙7)为目标污染物,研究了采用溶胶-凝胶法(sol-gel method)制备Fe-MnOx(铁锰双金属氧化物)催化剂催化PMS的效果及降解机理. 结果表明:ρ(Fe-MnOx)由50 mg/L升至200 mg/L后,35 min时AO7降解率由53.74%升至96.65%;继续升高ρ(Fe-MnOx),AO7降解率提升效果不明显. 随着ρ(PMS)0(PMS初始质量浓度)的升高,AO7的降解率变化趋势与之相同;而随着ρ(AO7)0(AO7初始质量浓度)的升高,AO7降解率有所下降. 分别投加EA(乙醇)、TBA(叔丁醇)这2种捕获剂来验证体系氧化物种时发现,55 min时AO7降解率分别为79.40%和91.33%,氧化体系的主要氧化物种为·SO4-(硫酸根自由基)和少量·OH(羟基自由基). XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)结果显示,Fe-MnOx催化剂中的Fe、Mn主要以Fe3+、Mn2+、Mn4+ 3种形式存在,Fe、Mn、O 3种元素中,Fe3+、Mn2+、Mn4+、O2-和表面羟基氧的摩尔比分别为20.49%、26.46%、5.60%、32.51%和14.91%. 研究显示,Fe-MnOx催化剂具有金属离子溶出量低、催化性能良好等优良性能,能够有效催化PMS生成自由基,对水中的污染物具有良好的降解效果. 相似文献
20.
利用水热法成功制备了Fe3O4/FeS2催化剂,并将其用于构建非均相芬顿体系降解典型的苯胂酸类污染物(洛克沙胂,ROX).XRD、SEM、XPS和磁学测量系统(VSM)等表征结果表明,Fe3O4/FeS2呈明显的颗粒状且具有良好的磁性.降解实验结果显示,在最优条件下(初始pH值为4.5、ROX起始浓度为20mg/L、Fe3O4/FeS2投加量为0.15g/L和H2O2浓度为0.034g/L,Fe3O4/FeS2介导的非均相芬顿体系可以超快速降解ROX,1min后的降解效率达到96.74%,明显优于单独的Fe3O4或FeS2体系.此外,Fe3O4/FeS2可以通过磁铁进行快速回收利用,同时也具有良好的重复利用性能,使用3次后,ROX的降解效率仍超过80%.机理分析表明,Fe3O4/FeS2能够快速地催化H2O2产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH).在·OH的作-用下,ROX分子结构中C-As、C-N和C-C等化学键发生断裂,发生脱砷、脱硝和开环等反应,进而生成一系列的有机产物(如酚类、醌类、小分子有机酸等)和无机产物(As (V)和NO3-).之后,无机砷能够被吸附在催化剂表面,而有机产物则进一步被矿化. 相似文献