Fe~(3+)/TiO_2薄膜光催化降解UDMH废水的研究

研究Fe3+掺杂的TiO2薄膜对偏二甲肼废水光催化降解作用,考察了影响Fe3+掺杂的TiO2薄膜光催化降解偏二甲肼废水的效果的相关因素,结果表明最佳操作条件为:Fe3+掺杂TiO2薄膜的摩尔分数为0.5%,煅烧温度为500℃,煅烧时间为3h,催化降解反应时偏二甲肼废水为中性或弱碱性,催化降解温度为25℃。     

纳米复合GeO2/TiO2的制备及光催化性能研究

采用改进的Sol-gel方法,制备了一种新型的单分散椭球形微孔结构的纳米GeO2/TiO2复合光催化剂,并用TG-DTA、XRD、XPS、UV-vis、FT-IR、TEM、BET等手段进行了表征.以难生化降解的染料罗丹明B为目标降解物,采用HPLC测定不同光照时间下催化剂对染料降解的情况,考察了催化剂的光催化活性结果表明,改进的Sol-gel法制得的复合光催化剂具有明显的孔结构,而且比表面积大、粒径小、粒径分布窄、分散性好;与适量GeO2复合后能够有效提高TiO2纳米粒子的光催化活性;复合光催化剂的最佳制备条件为GeO2摩尔含量为0.1%,煅烧温度为400℃,所制得的GeO2/TiO2光催化活性比纯TiO2有显著提高.     

B/Y~(3+)共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价

为了提高室内环境空气质量,本论文开展了光催化剂制备的研究。本论文采用溶胶-凝胶法制备B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料,以甲醛为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性,对不同掺杂对光催化活性的影响、光催化剂的稳定性进行了分析。B/Y3+共掺杂TiO2复合光催化材料大大提高了催化剂的活性,对甲醛降解有较高的效率。     

负载型纳米TiO2/AC对偶氮染料的光催化降解研究

以钛酸四丁酯和粒状活性炭(AC)为主要原料,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO2/AC催化剂.在流化床反应器中分别对2种典型的偶氮类染料橙黄G、活性艳红X-3B模拟废水进行了光催化降解研究,探讨了pH值、外加氧化剂对光催化降解率的影响,并对催化剂进行了回收再生利用试验.结果表明,TiO2/AC催化剂具有良好的光催化活性、吸附特性及可再生性,60 min后对2种染料反应的光催化降解率分别可达到99.71%和97 12%,反应180 min后的TOC去除率分别达到81.54%和81.99%;反应后TiO2/AC催化剂回收率大于95%,经焙烧再生后对橙黄G反应60 min的光催化降解率仍高达95.93%.     

Co~(2+)掺杂和Co~(2+)-Ni~(2+)共掺杂对TiO_2光催化性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了掺杂钴离子和钴、镍离子共掺杂的复合纳米粒子二氧化钛光催化剂,以甲基橙的脱色降解为探针反应,评价了光催化剂的光催化活性,研究了不同掺杂量以及掺杂粒子不同时,对光催化剂催化性能的影响。结果表明:当钴的掺杂量在0.2%时,光催化剂的活性最佳,而钴镍共掺杂的掺杂量在0.4%时,光催化剂的活性最好,且钴掺杂的催化活性比钴镍掺杂的更有效。     

Fe掺杂TiO2催化剂制备及其光催化脱汞机理

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.      

B／Y^3＋共掺杂纳米TiO2催化剂的制备及其降解甲醛的光催化性能评价

为了提高室内环境空气质量,本论文开展了光催化剂制备的研究。本论文采用溶胶-凝胶法制备B／Y^3＋共掺杂TiO2复合光催化材料,以甲醛为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性,对不同掺杂对光催化活性的影响、光催化剂的稳定性进行了分析。B／Y^3＋共掺杂TiO2复合光催化材料大大提高了催化剂的活性,对甲醛降解有较高的效率。     

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。     

溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜及其光催化性能的研究

通过溶胶-凝胶法制得溶胶-凝胶溶液，采用浸渍-提拉法制备纳米二氧化钛薄膜，制得的薄膜在500℃热处理1h。用X-射线衍射仪测定TiO2的纳米薄膜的物相组成，经图峰鉴定证明TiO2为锐钛矿型。用扫描电镜观察薄膜的表面形貌，发现其表面均匀分布着颗粒直径为20nm左右的TiO2球形颗粒。用制得的薄膜对铬黑T水溶液和甲基橙水溶液进行光催化，实验结果表明，制得的二氧化钛薄膜有较高的光催化活性。     

Fe^3＋掺杂TiO2纳米膜的制备及光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备出掺杂Fe^3＋的TiO2纳米膜,并用x射线衍射方法进行表征;探讨了金属离子铁离子掺杂对TiO2纳米膜光催化降解性能的影响;研究了TiO2纳米膜及掺杂改性的TiO2纳米膜对甲基兰的降解作用,同时还尝试不同掺杂的TiO2纳米膜的杀菌功能。实验结果表明通过掺杂Fe的TiO2纳米膜有优良的光催化降解性能。     

溶胶-凝胶掺杂铁对微弧氧化TiO_2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%。     

Fe~(3+)对铜绿微囊藻生长的影响

实验主要研究培养基中不同Fe3+浓度对铜绿微囊藻生长的影响。试验采用0,10,100,1000,10000,30000 nmol/L6个不同Fe3+浓度培养处理,对铜绿微囊藻的生物量,叶绿素a质量浓度,培养基中N、P的含量等分别进行了测定,并通过扫描电镜观察了不同Fe3+浓度处理下铜绿微囊藻细胞的表面结构。结果显示,Fe3+浓度在0～1000 nmol/L范围内,铜绿微囊藻的生长受到抑制,而Fe3+浓度增加到30000 nmol/L时,在培养的前20天内促进了铜绿微囊藻细胞的生长,但随后生物量和叶绿素a的质量浓度突然下降。根据电子显微镜的照片分析,这个现象很可能是因为细胞死亡或自溶所致。试验的结果表明,介质中过高的Fe3+浓度可以加剧水环境的恶化。     

Preparation and characterization of Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3 catalyst for degradation dye wastewater

In order to develop a catalyst with high activity for catalytic wet oxidation （CWO） process at room temperature and atmospheric pressure, Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3 catalyst was prepared by consecutive impregnation method and the prepared parameters were optimized. The structure of the catalyst was characterized by BET, XRF, SEM and XPS technologies, and the actual wastewater was used to investigate the catalytic activity of Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3 in CWO process. The experimental results showed that the prepared catalyst exhibited good catalytic activity when the doping amount of Ti was 1.0 wt% （the weight ratio of Ti to carriers）, and the middle product, Fe2O3-CeO2-TiO2/γ-Al2O3, was calcined in 450℃ for 2 h. The CWO experiment for treating actual dye wastewater indicated that the COD, color and TOC of actual wastewater were decreased by 62.23%, 50.12% and 41.26% in 3 h, respectively, and the ratio of BOD5/COD was increased from 0.19 to 0.30.     

微波诱导催化剂Fe_2O_3/Al_2O_3制备及PEG对其活性影响

以AlCl·36H2O、FeCl·36H2O和CO(NH)22为原料,采用均匀沉淀法制备微波诱导催化剂Fe2O3/Al2O3,用X射线衍射仪(XRD)对其结构进行了表征,研究了加入聚乙二醇(PEG200)作为分散剂对产物的影响。结果表明:加入体积分数为0.05%PEG后,对于20mg/L的甲基橙模拟废水,在微波功率为900W,催化剂投加量为2g/L,处理5min后脱色率可达95.8%。     

改性TiO2的制备、表征及光解水制氢性能研究

以陶粒为载体,采用改进的溶胶-凝胶法制备B、Ni共掺杂陶粒负载纳米TiO2光催化剂。利用XRD,TG-DTA,FT-IR等手段对其组成、结构等进行分析和表征。以250 W紫外灯为光源,三乙胺为目标污染物和电子给体,考察了B-Ni2O3-TiO2/陶粒合成体降解污染物耦合光解水制氢的光催化性能;结果表明：所制得的B-Ni2O3-TiO2/陶粒催化剂具有较高的产氢效率,并探讨了焙烧温度、三乙胺溶液初始浓度等对催化剂光催化活性的影响。     

玻璃膜载Fe3+/TiO2的制备及其光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了稳定的涂膜Fe3+/TiO2溶胶,通过浸渍-提拉法分别制备了Fe3+/TiO2玻璃负载薄膜,讨论了分散剂加入量、提拉速度对成膜质量的影响,并对所制薄膜进行了结构分析,通过降解4-氟苯甲酸溶液初步研究了其光催化活性。     

Mn2+-WO3-TiO2光催化降解甲基橙的研究

溶胶-凝胶和浸渍相结合的方法制备Mn2+-WO3-TiO2光催化剂,进行甲基橙的光催化降解实验,考察WO3和Mn2+掺入量、焙烧温度及时间对光催化性能的影响。结果表明,500℃焙烧2h,掺杂量n(Mn2+)∶n(WO3)∶n(TiO2)=0.8∶1∶100时,光催化活性最高,光催化降解甲基橙溶液,120min后,降解率达84%,比单纯TiO2的光催化活性提高83%。     

UV/Fenton体系中Fe2+/Fe3+的相互转化规律

为了控制UV/Fentan方法中铁元素的用量,合理利用溶解态铁的催化反应过程并提高其降解效率,研究以难生物降解性染料罗丹明B为目标物,通过正交实验和单因素实验确定了UV/Fenton体系的最佳反应条件,并利用一元线性方程模拟了罗丹明B退色反应的的动力学方程.结果显示,当体系的最初pH为3.00,溶液中[Fe2+]=0.180 mmol·L-1、[H2O2]=124.022 mmol·L-1时,UV/Fenton氧化罗丹明B退色符合一级反应动力学方程.研究了总铁含量维持在0.180mmol·L-1、保持紫外光照射、4次向同一UV/Fenton体系中添加1.7mLH2O2,每次反应后Fe2+/Fe3+的循环转化规律和溶液的脱色效果.研究结果表明,每次反应结束阶段(30 min),Fe2+浓度均高于Fe3+浓度,残余液仍具有较强的催化能力,溶液的脱色率达到99.9%;退色反应速率常数始终维持在较高水平,最后一次循环反应结束后,反应速率常数达到0.2547,相对于初始反应速率常数只下降了17%左右.