过渡金属掺杂ZnO纳米光催化剂对四环素的光催化降解

利用水热合成法分别制备了Fe、Co、Ni掺杂及Fe-Co、Fe-Ni共掺杂的ZnO光催化剂.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对催化剂进行了表征.以氙灯(250～ 800 nm)为光源,盐酸四环素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性.考察了过渡金属种类、过渡金属掺杂量及二元掺杂配比对ZnO样品光催化活性的影响.结果表明,制得的样品均为六方晶系纤锌矿结构的ZnO.单一元素掺杂时,Fe掺杂提高了ZnO光催化活性,而Co、Ni掺杂都抑制了ZnO光催化活性.共掺杂时,Fe-Co/ZnO及Fe-Ni/ZnO光催化活性优于单一掺杂的Fe/ZnO,其中3％Fe-1％Ni/ZnO样品的光催化活性最好,在氙灯光源下反应120 min对盐酸四环素的降解率高达87.95％.     

等离子体耦合Ce改性的复合型催化剂去除氮氧化物研究

为开发一种在大气污染物条件下可以复合催化氮氧化物的自制锯板脉冲放电反应器,同时为进一步制备高性能催化剂研究提供试验依据,采用脉冲放电耦合复合型催化剂对NOx进行去除试验.通过分步浸渍法制备一系列催化剂,研究脉冲放电耦合不同活性组分催化剂的脱硝效果,其中重点研究Fe掺杂及其不同掺杂量下制备的Fe/5A催化剂对NO转化率的影响.此外,进一步对Fe/5A催化剂掺杂适量Ce进行改性,进而制备复合型Ce-Fe/5A催化剂.通过XRD、SEM对催化剂进行相关性能表征.结果表明,Fe/5A催化剂活性在Cu/5 A,Mn/5 A,Cr/5A催化剂中最优,且当Fe掺杂的质量分数为8％时,单组分Fe/5A分子筛活性最好.掺杂一定量Ce后的Ce-Fe/5A催化剂表面更光滑,微孔增多,比表面积增大,被覆盖的不饱和金属配位点更易暴露以增加反应所需的活性点位,进而促进催化反应的有效进行,加强对NOx的脱除.当Ce掺杂的质量分数为3％时,Ce-Fe/5A催化剂对NO转化率效果最佳.由于脉冲放电可以改变催化剂的晶形和结构,因此Ce-Fe/5A催化剂耦合脉冲放电可以显著提高脱硝效率,其中添加还原性气体C2H2后效果更佳,且随着电压的增加,Ce-Fe/5A催化剂脱硝效果整体呈上升趋势.     

Mn/Ce/La复合催化剂湿式氧化处理苯酚废水的研究

为了研制高效稳定的新型催化剂,采用共沉淀方法制备了Mn/Ce/La复合催化剂,用于催化湿式氧化处理苯酚模拟废水,考察了催化剂制备条件和催化反应条件对催化剂性能的影响.以NaOH为沉淀剂.将混合盐沉淀物常温下老化0.5 h,378 K干燥12 h,873 K焙烧1 h,研磨至粒径为75μm,制得Mn/Ce/La复合催化剂.催化剂最佳配比为n(Mn):n(Ce/La)=5:5(n(Ce):n(La)=2:1),将其用于处理2g/L(COD约4 760mg/L)的苯酚模拟废水,离子溶出得到了有效控制.COD的去除率达到98%以上.     

污泥质催化剂-过硫酸钾体系降解弱酸艳蓝的研究

探讨了污泥质催化剂制备的最佳条件,同时分析了不同条件下污泥质催化剂-过硫酸钾体系对弱酸艳蓝的去除效果。污泥质催化剂最佳的制备条件为,污泥质量1 g,硫酸亚铁浓度0.2 mol/L,煅烧温度500℃,煅烧时间1 h。在pH值为3、过硫酸钾浓度为0.005 mol/L、催化剂投加量为0.05 g、反应30 min的条件下,该体系对弱酸艳蓝去除率可达92.79%。HPO_4~(2-)与HCO~-_3对整个反应具有较强的抑制作用。对制备的污泥质催化剂进行扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS),表明催化剂与原始污泥相比较Fe元素含量由原来的1%增加到16.34%;进一步做X射线衍射(XRD)分析可知,催化剂在2θ=20.72°,26.65°,50°处出现衍射峰,表明Fe元素存在形式主要为Fe_3O_4以及铁的氢氧化物Fe(OH)_3与FeOOH。     

仿酶型Fe_3O_4/焦炭非均相降解P-NP研究

采用原位氧化沉淀法制备出仿酶型Fe_3O_4/焦炭,并将其作为非均相类Fenton催化剂用于对硝基苯酚(P-NP)废水的降解;采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)对样品进行表征。表征结果表明,Fe_3O_4牢固地负载在焦炭上,并有利于Fe_3O_4的分散及粒径的减小。实验结果表明,催化剂降解P-NP的最佳条件为:催化剂投加量1.2 g/L,[H2O2]=30 mmol/L,p H=3.0,温度30℃,P-NP的去除率达到99%。Fe_3O_4/焦炭结构稳定,可再生使用。     

Fe3O4@SiO2微球作为非均相Fenton催化剂结合超声降解亚甲基蓝模拟废水

采用水热法制备Fe_3O_4纳米微球,用Stber工艺法表面修饰Fe_3O_4制备Fe_3O_4@SiO_2磁性微球,将其作为非均相Fenton催化剂,并结合超声降解亚甲基蓝(MB)模拟印染废水。通过单因素分析实验,考察了初始pH值、H_2O_2投加量、Fe_3O_4投加量等条件对非均相Fenton反应的影响。结果表明,pH值为3,Fe_3O_4@SiO_2投加量为3. 00 g/L,超声10 min,H2O2投加量为2. 00 m L/L,反应时间1 h,反应温度30℃,此时MB的去除率可达到99. 9%。     

铈掺杂磁性复合材料对罗丹明B的吸附性能研究

采用浸渍法制备了Fe_3O_4-CeO_2/改性焦炭(MC)磁性复合材料,并用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对此材料进行表征,还研究了吸附时间、吸附物浓度、溶液pH等因素对罗丹明B吸附过程的影响。结果表明:Ce的添加可以显著提高Fe_3O_4的分散性和稳定性,使晶粒尺寸从61.39 nm降到40.22 nm;Fe_3O_4-CeO_2/MC对罗丹明B的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学方程,当Ce的质量比为0.06时,复合材料对罗丹明B的吸附量从40.7 mg/g增加到45.7 mg/g。     

多酚物质催化Fe3O4/Fenton降解MB的研究

为了探究多酚物质在异相Fenton反应体系中的作用,以商用Fe_3O_4为催化剂,亚甲基蓝(Methylene Blue,MB)为目标污染物,研究了外加邻苯二酚(Catechol)和没食子酸(Gallic Acid,GA)对Fe_3O_4异相Fenton降解MB的影响。考察了多酚浓度、H_2O_2浓度、溶液初始p H值等因素对MB去除的影响,并探究了其降解机理。结果表明,在体系Fe_3O_4质量浓度为1.0 g/L、MB浓度为0.1 mmol/L、H_2O_2浓度为160 mmol/L、初始p H值为7.3的条件下,分别加入0.1 mmol/L的邻苯二酚和0.1 mmol/L的GA,MB的去除率由63%分别增加至79%和90%。多酚的加入不仅能够促进Fe_3O_4对MB的吸附,提高MB在催化剂表面的局部浓度,还能够增强Fe_3O_4对H_2O_2的催化分解能力,产生更多的羟基自由基(·OH),从而促进了MB的去除,同时显著减少了H_2O_2的用量,提高了H_2O_2的利用效率。     

铂载钴钼二元硫化物对H_2S电催化活性研究

为考察溶胶凝胶法制备的Co-Mo二元硫化物对H_2S气体的电催化活性,通过循环伏安法和Tafel曲线分析对铂载不同Co、Mo掺杂比的电催化剂进行表征.结果表明,不同阳极电催化剂交换电流密度J_0由大到小依次为,铂载n(Co):n(Mo)=2:3、铂载n(Co):n(Mo)=2:1、铂载n(Co):n(Mo)=1:1和铂,即铂载n(Co):n(Mo)=2:3阳极电催化剂具有较好的活性,这与循环伏安曲线测试结果一致.电解质溶液pH值为6～7时,随着温度的升高铂载n(co):n(Mo)=2:3阳极电催化剂活性呈现上升的趋势.优化后的Co、Mo掺杂原子比约为0.66,此类电催化剂在操作温度80℃下,交换电流密度为1.318mA/cm~2,表观活化焙值为616.6 kJ/mol .研究表明,铂载钴钼二元硫化物适合作为低温H_2S燃料电池阳极电催化剂,其中Co、Mo掺杂比对电催化活性影响较大.     

凹凸棒土复合催化剂的制备及对零价汞催化氧化性能的影响

以天然的凹凸棒土(ATP)为原料,通过溶胶凝胶法(Sol-gel)、水热法、离子液体熔盐法与不同金属化合物(Fe2O3,Ce O2,Fe VO4,Ce VO4)复合制备催化剂。结果表明,Sol-gel、离子液体熔盐法制得的催化剂对Hg0的催化氧化效果较好,尤以Ce化合物改性ATP催化效果更佳。     

毛竹遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对水中锑(Ⅲ)的吸附研究

以毛竹遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料为吸附剂,锑(III)初始含量、溶液初始pH值、吸附剂投加量以及吸附剂粒径为影响因素开展吸附影响研究。结果表明,随着锑(III)初始浓度的升高,毛竹遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对锑(III)的吸附量逐渐增加;初始溶液pH为7时,对锑(III)的吸附效果最好,吸附量为4.782 1 mg/g;块状吸附剂对水中锑(III)的去除率和吸附量与粉末状吸附剂吸附效果相当。     

响应面法优化仿酶Fe_3O_4/Fe~0非均相类Fenton降解P-NP

采用原位氧化沉淀法制备出仿酶Fe_3O_4/Fe~0,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射对样品进行表征,结果表明,Fe_3O_4与Fe~0负载牢固且保持良好的晶型。采用响应面分析法对仿酶Fe_3O_4/Fe~0催化降解P-NP的工艺条件进行优化,方差分析得到二次模型显著,优化条件为:催化剂用量1.2 g/L,反应温度30℃,初始pH=2.9,初始H_2O_2浓度10 mmol/L,对硝基苯酚去除率的实际值与预测值几乎一致。     

桉树遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对某尾矿库废水中砷的吸附研究

以制备的桉树遗态Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料(PBGC-Fe/C)为吸附剂,对某尾矿库废水中砷等重金属进行了吸附实验。研究了温度、pH、废水化学组成、吸附剂投加量及粒径等对吸附的影响。结果表明,吸附剂投加量越大、粒径越小,温度为35℃,p H为3左右吸附效果最好。但实际废水组分复杂,存在竞争吸附及化学沉淀等使砷的总去除率随p H的增大而增大。综合考虑,吸附砷的最佳条件组合为废水p H=5,PBGC-Fe/C投加量0.06 g/m L,粒径150μm。此时废水中总砷质量浓度为0.487 mg/L,可达标排放。     

上流边光型反应器中负载型TiO_2光催化剂处理印染废水的研究

试验采用Fe3+-Ce4+双元素共掺杂改性的TiO2光催化剂在自制的边光上流型光催化反应器中处理人造丝织物印染废水。在成功地解决了催化剂与水分离的同时,达到了充分发挥双元素改性TiO2光催化剂性能的目的。试验结果表明,催化剂投加量、pH值、曝气量、反应时间等指标对光催化效果有影响。在上流型反应器中加入10 g/L双元素掺杂改性的TiO2光催化剂,曝气量0.5 m3/L,处理水样240 min后出水水质色度去除率为97.6%,COD去除率为73.9%,去除效果良好。     

微波和催化剂联合作用对污染土壤中石油烃去除的影响

采用微波加热技术,微波频率2 450 MHz、额定微波输出功率400 W、压力0.2 MPa条件下,分别添加催化剂活性炭C、Fe3O4和TiO2,去除污染土壤中的石油烃.结果表明,添加3种催化剂后,微波作用下土壤中石油烃的去除效果显著提高.Fe3O4和C加入量为0.2%时,石油烃去除效果最好;TiO2加入量为0.5%时,石油烃具有最佳去除效果.TiO2作催化剂时的最佳微波辐射时间为5 min,C和Fe3O4为7 min.土壤含水量是影响石油烃去除的重要因子,土壤含水量为16%～20%时,石油烃去除效果最好.TiO2作催化剂、微波辐射7 min、土壤含水量16%时,石油烃的去除率最高,可达84.5%.微波加热和催化剂联合作用可增强污染土壤中石油烃的去除,对石油污染土壤有一定修复作用,具有一定应用前景.     

TiO_2纳米管的掺杂改性及对水中强力霉素的光催化去除

TiO2光催化技术可将水体中的抗生素氧化为CO2、H2O和其他无毒的无机物,实现高效氧化处理的目的,且具有发展太阳光的潜力。以TiO2粉末为前驱体,采用水热法制备了未掺杂及掺杂不同比例Ni2+的TiO2纳米管,并对样品进行了SEM、TEM、XRD和UV-Vis等表征。以氙灯(250~800 nm)为光源、强力霉素为降解对象,模拟测试样品在日光下光催化降解抗生素的活性。结果表明:TiO2粉末经水热反应后,生成了分散性较好的具有均匀中空管状结构的TiO2纳米管,管壁多层且两端开口,Ni2+的掺杂不会对TiO2纳米管的微观形貌和晶型结构产生影响;水热法合成的TiO2纳米管的N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC IV型等温线,BJH孔径分布曲线表明生成的TiO2纳米管的内径比较均一;与TiO2粉末相比,未掺杂和掺杂Ni2+的TiO2纳米管具有较好的光吸收能力,随离子掺杂量增加,样品的吸收边出现了明显的红移;当Ni2+掺杂量为1%时,制得的材料对水中强力霉素的光催化去除效果最好,在氙灯光源下反应120 min,对强力霉素的降解率高达78.1%。     

Ni2+掺杂钛纳米管的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用水热法,以硝酸镍为镍源,利用商业二氧化钛(P25)制备Ni2+掺杂钛纳米管。对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和比表面积仪(BET)的表征。结果表明:采用水热法生成了均匀的钛纳米管,管壁多层且两端开口;Ni2+掺杂基本没有改变钛纳米管的形态和晶型结构;掺杂5%Ni2+的钛纳米管的比表面积为233.89 m2/g,大于未掺杂的纳米管(187.52m2/g),远大于原料P25(45.6 m2/g)。以亚甲基蓝溶液为降解对象,研究Ni2+的掺杂量、pH值、振荡时间和温度对Ni2+掺杂钛纳米管吸附性能的影响。Ni2+的掺杂量、pH值、振荡时间和温度对Ni2+掺杂钛纳米管的吸附性能具有显著影响。用非线性回归分析对吸附等温线进行拟合,Langmuir吸附模型比Freundlich吸附模型拟合效果好。     

以Cu-ZSM-5为催化剂乙烯选择性催化还原烟气脱硝的试验研究

介绍了采用乙烯作为还原气体、Cu-ZSM-5为催化剂的烟气脱硝工艺流程.首先,研究了催化剂的制备方法,Na-ZSM-5分子筛作为催化剂载体,用浸渍法制成了不同负载量的Cu-ZSM-5分子筛催化剂.其次,研究了培烧条件对催化剂活性的影响,包括反应温度、气体流速以及反应气中O2的浓度等催化还原反应工艺参数.最后,研究了掺杂Ce4+离子对Cu-ZSM-5分子筛的活性影响.     

长三角区域O_3污染分布特征与影响因素

长三角O_3超标区域主要集中在上海市、江苏省沿江地带及浙江省杭嘉湖地区。2013—2016年该区域80%的城市O_3浓度呈不同程度上升趋势,超标城市数由4个增至12个。长三角区域夏秋季节主导风向为偏南风,上风向城市和地区(苏州、宁波、上海及周边区域)排放的VOCs、NO_x等O_3前体物向下风向地区传输,并发生二次光化学反应,推高局部区域O_3浓度水平。长三角区域污染物排放量巨大,VOCs、NO_x(不含船舶)排放量分别为337. 4万t和211. 7万t,同时石化、化工产业规模庞大,人口和交通网络密集,使得VOCs活性物质含量高、区域结构性问题突出,工业源VOCs、NO_x排放贡献为66. 8%、48. 3%,交通源排放贡献为24. 4%和51. 2%。     

氧化铟的铋掺杂改性及其光催化性能

为了研究氧化铟及不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟改性材料的光催化性能,采用溶剂热法制备了氧化铟和掺杂不同比例Bi~(3+)的氧化铟光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子能谱(EDS)、比表面积(BET)分析等方法对其结构及性质进行了表征。结果表明,当Bi~(3+)掺杂量小于或等于10%(摩尔分数)时,Bi~(3+)的掺杂对氧化铟纳米球的晶型结构和结晶度基本不产生影响;而当掺杂量大于10%时,晶体结构发生变化;Bi~(3+)的掺杂进一步增大了氧化铟纳米球的比表面积和孔容,掺杂后氧化铟纳米球的N2吸附-脱附等温线为典型的IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)IV型等温线。以紫外灯(波长λ=254 nm)为光源,以直接大红为目标降解物,考察了不同Bi~(3+)掺杂量的氧化铟的光催化性能。结果表明:Bi~(3+)掺杂量为8%时,氧化铟对直接大红废水去除效果最佳,去除率高达94.3%,光催化剂活性最高;光催化降解直接大红的过程完全符合一级反应动力学方程;同时,活性物种捕获试验证明了加入10 m L异丙醇,反应中光降解率只有很小的下降,表明羟基自由基(·OH)不是光催化体系中的主要活性物种,而空穴(h+)才是光催化氧化直接大红过程中的主要活性物种。研究表明,通过元素掺杂可以很好地改变氧化物的光催化性能。