Pd/TiO2光催化苯甲酸水溶液产氢性能研究

为了探讨在光催化分解水(下称光解水)制氢反应中含苯有机废水作为牺牲剂的可行性,以光沉积法制备了Pd/TiO₂〔w(Pd)为0.5%〕模型催化剂,并且通过XRD(X射线衍射)、BET(N₂物理吸附)、TEM(透射电镜)、XPS(X射线光电子能谱)和UV-vis DRS(紫外-可见漫反射吸收光谱)等表征手段考察了催化剂的微观结构及性质, 使用泊菲莱Labsolar-Ⅲ AG系统评价了苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯三甲酸作为牺牲剂的光催化性能. 结果表明:引入的Pd以Pb0和Pb2+高度分散在TiO₂基底表面,未改变TiO₂的晶体结构;与TiO₂相比,Pd/TiO₂具有更大的比表面积、更小的孔径和更强的光吸收性能. 苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯三甲酸光解水产氢速率分别为4.264、6.429和5.400 mmol/(g·h),分别为空白处理〔无牺牲剂,0.733 mmol/(g·h)〕的5.8、8.8、7.4倍. 依据乙酸和三氟乙酸的光解水产氢速率数据及结构特征,初步探讨了苯甲酸参与价带空穴氧化反应的机理,发现光解水产氢速率的大小与苯甲酸牺牲剂的还原性强弱、羧基个数以及空间位阻有关,表现为牺牲剂发生photo-Kolbe脱羧反应越容易、羰基数目越多、空间位阻越小,其光解水产氢速率越高. 未来应进一步探寻高效、稳定的模型牺牲剂,以应用于氢能源生产研究.      

在TiO2催化剂上菲的光催化氧化反应研究

选择TiO₂ 粉末催化剂,在发射光谱为254 nm的15 W紫外灯照射下,反应液中Al3+,Fe3+和H2O₂ 浓度增加能提高菲的降解率;TiO₂ 表面载银量的增加能提高降解速度;TiO₂ 投入量在一定范围内随投入量的增加,光催化降解菲的速度也增加,但当投入量较多时又能降低降解速率;在酸性条件下,菲易被光催化降解;菲的起始反应浓度与反应速度成负一级反应动力学关系。      

二氧化钛光催化降解处理氨氮废水

介绍了用TiO₂和活性组分A复合在砖块颗粒上的(TiO₂+A)催化剂的制备,用(TiO₂+A)催化剂对氨氮废水进行了降解实验研究,并且对降解过程中的反应动力学进行了探讨.结果表明:(TiO₂+A)催化剂对模拟氨氮废水的处理效果好,当反应时间为24 h时,氨氮的去除率可达95%以上;光催化氧化反应为一级反应;以砖块颗粒为载体(TiO₂+A)催化剂的光催化活性高,不流失,制作简单.对某化肥厂氨氮废水降解实验表明,8 h内可使ρ(氨氮)从238 mg/L降至8 mg/L,降解率达97%.      

玻璃载体TiO2薄层光催化降解久效磷农药

研究了利用TiO₂薄层光催化降解久效磷农药的可行性。结果表明,0.65×10-4mol/L的久效磷经375W中压汞灯照射60min,被完全光催化降解至PO₄3-;加入微量的Fe3++或H2O2可提高久效磷农药的光解率;另外还研究了TiO₂薄层的附着量、反应液初始pH值、空气流量等因素对光催化降解的影响。光照80 h,TiO₂的光催化活性没有减弱,可连续使用。      

Ce改性钒磷氧催化剂的制备及其脱硝性能研究

采用Ce调控负载型钒磷氧（VPO/TiO₂）催化剂的表面酸性并与之形成密切相关的微观结构,研究催化剂VPO-Ce/TiO₂的脱硝性能.结果表明,当P/V为1/3、Ce/V为1/4、活性组分负载量10%、催化剂焙烧温度为400℃时,催化剂的脱硝活性最好,反应温度250~350℃范围内的脱硝率高于96.0%.BET测试结果表明,催化剂0.1VP（0.33）O-Ce（0.25）/TiO₂的比表面积为10.74m²/g,较0.1VP（0.33）O/TiO₂提高了约58.6%.0.1VP（0.33）O/TiO₂表面化学吸附氧（O_α）和晶格氧（O_β）的比例O_α/O_β为72%,掺杂Ce后O_α/O_β升高至85%,Ce掺杂还能促进相邻V⁵⁺和V⁴⁺的形成,提高催化剂的氧化还原性能.Ce掺杂对催化剂的表面酸性影响较大,当Ce/V为1/4时催化剂表面Brønsted酸最强,这与活性测试相吻合.控制烟气中SO₂和水蒸气的体积浓度分别为200×10^-6和4vol.%,催化剂的脱硝活性在150~300℃温度范围内最高下降约15.8%,当温度高于300℃时催化剂的脱硝活性几乎不下降,且反应后的催化剂表面无硫酸根生成,催化剂呈现出较强的抗SO₂和水蒸汽的性能.     

TiO2/pg-C3N4复合催化剂的制备及光催化性能

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O^2·-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.     

Mo-Mn/TiO2催化剂的协同脱硝脱汞特性

采用浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂催化剂,研究了反应温度、HCl和SO₂对其模拟烟气协同脱硝脱汞活性的影响.研究表明,过高的反应温度不利于汞的脱除过程,过低的温度则抑制脱硝反应的顺利进行,但在200℃时可兼具最优的脱硝和脱汞效率;HCl的加入促进汞的高效氧化,却明显降低催化剂对NO的转化;而烟气中SO₂的存在对催化剂的脱硝和脱汞过程均起到抑制作用.利用XRD、H₂-TPR和XPS等表征手段对硫中毒反应前后的催化剂进行了研究.结果表明,硫酸盐在催化剂表面的不断沉积和活性组分Mn⁴⁺及化学吸附氧O_α的消耗乃是致使催化剂失活的主要原因;另外,SO₂与NH₃和Hg⁰对催化剂表面活性位点的竞争吸附,也严重抑制催化剂的脱硝和脱汞反应.Mo-Mn/TiO₂的脱硝过程是通过Mn价态之间的相互转化来完成的,其中元素Mo和O₂是其转化得以实现的助剂;Mo-Mn/TiO₂对汞的脱除以催化氧化为主,金属氧化物中的晶格氧将Hg⁰转化为HgO而被脱除.     

纳米TiO2对气相中甲醛光催化降解的研究

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:该负载型纳米TiO₂光催化剂具有较高的光催化活性,其中掺镧1.5%(质量分数)的TiO₂对甲醛的降解率最高,60 min达到91.5%,大于掺铁和掺银;泡沫镍板作为负载载体的光催化效率大于玻璃弹簧和不锈钢丝网;循环风量和不同波长紫外光对该光催化反应影响不大,反应中催化剂存在失活现象,但在清洁后能够恢复.      

钒酸盐络合剂对V2O5/TiO2 SCR催化剂织构和催化性能的影响

以商业锐钛矿型TiO₂为载体,通过浸渍法制备了3种不同钒酸盐络合剂的V₂O₅/TiO₂催化剂,并考察不同钒酸盐络合剂对该3种催化剂SCR反应的影响。对前驱体溶液的钒配合物价态、pH值,以及对催化剂样品进行H₂-TPR、BET比表面积和孔结构特征、NH₃-TPD、XRD、拉曼光谱、紫外等表征。研究发现,不同络合剂会影响钒酸盐在前驱体溶液中的价态,同时影响前驱体溶液的pH值,但是在测试温度范围内,该3种催化剂的SCR反应在活性和N₂选择性均无明显区别。通过不同的表征方法可知:催化剂的比表面积、孔结构、表面钒氧化物的聚合程度、H₂反应活化能、催化剂表面酸量均没有明显区别,前驱体溶液中钒配合物的价态和pH值对催化剂样品的SCR反应催化性能没有明显影响。     

ZrO2掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响

采用浸渍法制备了一系列V₂O₅-MoO₃/TiO₂和V₂O₅-MoO₃/TiO₂-ZrO₂催化剂,考察了ω(V₂O₅/TiO₂)、ω(MoO₃/TiO₂)及ω(ZrO₂/TiO₂)对催化剂选择性催化还原NO性能的影响。结果表明:ω(V₂O₅/TiO₂)为3%,ω(MoO₃/TiO₂)为6%,ω(ZrO₂/TiO₂)为30%的催化剂具有最佳的脱硝活性、较低的SO₂氧化率及较好的抗硫抗水性能。采用XRD、TG、BET、SEM、H₂-TPR及NH₃-TPD等手段,对上述催化剂的理化性能及结构进行表征。结果表明:掺杂ZrO₂的催化剂具有更好的选择性催化还原NO活性,这与其较大的比表面积、较多的表面羟基、均匀的粒径、优良的氧化还原性能和较多的弱酸性位有关。     

含钛高炉渣制光催化剂降解水中2,4-二氯酚的研究

以攀钢含钛高炉渣为原料制备了光催化剂,并将其用于降解水中2,4-二氯酚,研究了光催化剂投加量、光照强度、反应物浓度、反应时间对2,4-二氯酚降解率的影响。结果表明:高炉渣制光催化剂对2,4-二氯酚具有良好的光催化效果,在催化剂投加量为0.3g/L,光照时间为2h的条件下,浓度为50mg/L的2,4-二氯酚的降解率达到了77.1%。通过反应的动力学分析,确立出高炉渣制光催化剂对水中2,4-二氯酚的降解反应为一级反应。对2,4-二氯酚的光催化降解产物进行分析发现,苯环上的C—Cl键被光催化剂产生的羟自由基·OH氧化断裂,氯取代基成为游离Cl-存在于溶液中,2,4-二氯酚被·OH降解生成中间小分子有机产物,这些小分子有机物再进一步被光催化降解。     

水溶液中2,4-二氯苯酚的光降解研究

研究不同光源下2,4 二氯苯酚直接光解,以及水溶液中Fe(Ⅲ) OH络合物对2,4 二氯苯酚光解的影响,并考虑了光强、浓度、pH值等一些影响因素。     

碳纳米管对水中4-氯酚和2,4-二氯酚的吸附性能研究

碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的新型纳米材料。文章利用碳纳米管对水溶液中的4-氯酚和2,4-二氯酚进行了吸附研究,考察了吸附时间、pH值、温度等对吸附效果的影响,并采用Langmuir和Freundlich方程进行拟合,探讨了其可能的吸附机理。研究结果表明,碳纳米管对4-氯酚和2,4-二氯酚的最佳吸附酸度在pH=2～6。碳纳米管对2,4-二氯酚吸附量大于对4-氯酚的吸附量,二者动力学特征均符合准二级动力学方程。研究了4-氯酚和2,4-二氯酚在碳纳米管上的吸附等温线。研究结果表明:4-氯酚和2,4-二氯酚在碳纳米管上的吸附量随着温度的升高而下降。吸附过程是一个放热的过程,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好地拟合吸附等温线。碳纳米管能较好地用于除去水溶液中的4-氯酚和2,4-二氯酚。     

Pd/TiO2对水体中2,4-二氯酚的催化加氢脱氯研究

分别采用沉淀-沉积法和浸渍法合成了Pd/TiO2催化剂,采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)对材料进行了表征,并对2,4-二氯酚的催化加氢脱氯反应进行了研究.结果表明,2种方法制备的催化剂在加氢脱氯反应中均具有较好的效果,沉淀-沉积法制备的催化剂活性更高,当反应物初始浓度为3.11 mmol.L-1,pH为12,催化剂用量为50 mg时,45 min内2,4-二氯酚可以完成脱氯过程.酸性条件有利于反应的进行.当催化剂用量在15～80 mg时,反应初活性没有明显变化,因此催化反应过程不受传质阻力的影响.当反应物初始浓度在0.62～3.11 mmol.L-1时反应初活性随浓度的提高显著增加,但进一步增加反应物的浓度时初活性没有明显提高,因此2,4-二氯酚在催化剂上的加氢脱氯行为符合Langmuir-Hinshelwood模型,表明2,4-二氯酚的加氢脱氯受表面吸附所控制.     

Dechlorination of chlorophenols by zero valent iron impregnated silica

Laboratory studies were conducted to find out the efficacy of uniquely prepared zero valent iron impregnated silica in transforming xenobiotic chlorophenols namely 4-chlorophenol, 2,4-dichlorophenol and 2,4,6-trichlorophenol. Continuous mode column experiments were performed to investigate the transformation of chlorophenols by varying pH, column height, flow rate and initial chlorophenol concentration. Reusability study of the zero valent iron impregnated silica was studied as well as the morphological changes and the chemical composition of the catalyst medium were also investigated. Dechlorination kinetic studies were conducted and the order of dechlorination of chlorophenols was found to be 2,4,6-trichlorophenol > 2,4-dichlorophenol > 4-chlorophenol. The optimum pH, column height and flow rate were found to be 7, 20 cm and 0.75 L/hr respectively for all chlorophenols in the reaction duration of 4 hr. Intermediates formed during dechlorination study were identified by gas chromatography-mass spectroscopy analysis. This method was applied to real pulp and paper wastewater and was found satisfactory.     

表面活性剂对2,4-二氯苯酚在黄土中吸附行为的影响

 研究了用阳离子表面活性剂单独改性和用阴、阳离子表面活性剂共同改性的黄土对水中2,4-二氯苯酚的吸附行为以及环境pH值和离子强度的影响.结果表明,天然黄土对2,4-二氯苯酚的等温吸附曲线满足Freundlich方程;改性后的黄土对2,4-二氯苯酚的吸附能力明显增强,吸附率提高2～9倍,且随着阳离子表面活性剂加入量的增多而增大,等温吸附曲线与天然黄土有所不同,并且阴离子表面活性剂的存在会减小相应阳离子表面活性剂改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附;随着pH值的逐渐增大,2,4-二氯苯酚的离子形态逐渐增多不利于改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附,而离子强度对吸附的影响程度却随着pH值的逐渐增大而增强.     

新型改性壳聚糖微球的制备及其对氯酚的吸附研究

采用反相悬浮法制备交联壳聚糖微球,再与庚醛反应生成Schiff's碱,最后与NaBH4还原制得N-烷基化改性壳聚糖微球,用红外光谱和光学显微镜进行表征,并用于吸附2,4-二氯酚的研究.试验考察了微球的溶解性能,以及吸附时间、溶液pH值、氯化钠含量和2,4-二氯酚浓度等因素对吸附的影响.结果表明,庚醛改性交联壳聚糖微球不溶于水、酸和碱,对2,4-二氯酚有良好的吸附性能;在pH为6的条件下,3h吸附量达492.2 mg·g-1,吸附数据符合Freundlich等温方程.     

pH影响下小麦根吸附极性有机物的行为研究

文章以标准纤维素为对照吸附剂,以菲为对照吸附质,采用批量平衡振荡法进行吸附实验,研究不同pH条件下,小麦根吸附极性污染物(2,4-二氯苯酚和硝基苯)的行为差异。结果表明:污染物吸附以疏水性分配为主,吸附系数(K_d)值随化合物疏水性的增强而增强;非解离型极性污染物(硝基苯)的吸附与疏水性污染物(菲)类似,吸附等温线呈线性,相关系数(R²)均大于0.98,同时pH对吸附的影响无显著性差异(P>0.05);解离型极性污染物(2,4-二氯苯酚)的吸附随pH增加而降低,仅在pH 5.0时呈现吸附线性,在pH 7.0和8.0时均呈非线性,等温线逐渐向浓度轴弯曲,这源于疏水作用以及解离的2,4-二氯苯酚与吸附剂之间静电作用的共同影响。根的吸附能力大于纤维素,这与根中含有类脂物质有关。     

赤铁矿光助类Fenton降解有毒有机污染物

可见光照射下(λ>420 nm)采用天然赤铁矿为催化剂降解罗丹明B(rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,DCP),探讨了溶液pH、催化剂用量、溶液中溶铁量对降解反应的影响,通过紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、苯甲酸荧光光度法以及COD等跟踪降解过程,并对反应机制做了初步探讨.结果表明,Cata/RhB/H2O2/vis体系能有效地降解RhB,降解最佳条件为:催化剂用量0.6 g.L-1、pH为3.0、H2O2浓度1.5×10-3mol.L-1,反应180 min可完全脱色,且溶铁对催化体系的贡献较小;对2,4-DCP的降解,24 h后,降解率达56%.且该催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,催化剂活性无明显变化.苯甲酸荧光光度法检测到反应体系中产生了高活性氧化物种.OH,反应机制主要是.OH的异相类Fenton过程.     

Cagelike mesoporous silica encapsulated with microcapsules for immobilized laccase and 2, 4-DCP degradation

In this study, cage-like mesoporous silica was used as the carrier to immobilize laccase by a physical approach, followed by encapsulating with chitosan/alginate microcapsule membranes to form microcapsules of immobilized laccase based on layer-by-layer technology. The relationship between laccase activity recovery/leakage rate and the coating thickness was simultaneously investigated. Because the microcapsule layers have a substantial network of pores, they act as semipermeable membranes, while the laccase immobilized inside the microcapsules acts as a processing plant for degradation of 2,4-dichlorophenol. The microcapsules of immobilized laccase were able to degrade 2,4-dichlorophenol within a wide range of 2,4-dichlorophenol concentration, temperature and pH, with mean degradation rate around 62%. Under the optimal conditions, the thermal stability and reusability of immobilized laccase were shown to be improved significantly, as the removal rate and degradation rate remained over 40.2% and 33.8% respectively after 6 cycles of operation. Using mass spectrometry (MS) and nuclear magnetic resonance (NMR), diisobutyl phthalate and dibutyl phthalate were identified as the products of 2,4-dichlorophenol degradation by the microcapsules of immobilized laccase and laccase immobilized by a physical approach, respectively, further demonstrating the degradation mechanism of 2,4-dichlorophenol by microcapsule-immobilized laccase.