Co(C3H6NS2)3·C6H12N2S3单晶的制备及催化性能的研究

采用常温饱和溶液蒸发法,一硫化四甲基秋兰姆与钴(Ⅱ)发生原位反应得到一种新型非均相Fenton催化剂单晶Co(C₃H₆NS₂)₃·C₆H₁₂N₂S₃;通过单晶X衍射、红外光谱和C、N和H元素分析对该单晶结构进行了表征;该单晶的空间群为P-1,在不对称单元中有1个Co(Ⅲ)中心,3个新配体C₃H₇NS₂和1个TMTM;Co(Ⅲ)呈现出稍微偏斜的八面体的配位几何构型.利用该单晶催化氧化降解了直接蓝6和直接绿28;结果显示,在酸性和碱性条件下,染料的降解率和矿化率都较高,这是因为活性中心Co(Ⅲ)提高了H₂O₂的效率.当投加量在1 200～1 600　mg·L^-1之间时,处理90　min后,直接蓝6和直接绿28的降解效率可分别达到94.39%和94.78%.相比之下,不加该单晶光催化剂,其它条件完全相同时,处理90　min后2种染料的降解率均不到45%,降解缓慢.使用后的单晶,通过过滤,可反复使用,有利于降低处理成本.此外还研究了催化反应的动力学,反应遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型;2种染料降解反应速率常数k分别为3.03×10²和6.25×10²　mg·(L·min)^-1,吸附常数K分别为1.52×10^-4和7.23×10^-5　L·mg^-1.     

光Fenton反应的Ce-Fe/Al2O3催化剂制备及性能表征

采用等量浸渍法制备具有相同铁负载量的Fe/Al2O3和Ce-Fe/Al2O3催化剂,以解决光Fenton反应过程中催化剂溶出的问题并提高反应过程的pH值.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氢程序升温还原(H2-TPR)及紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等手段分别表征催化剂的物相结构、表面形貌、还原性能及光吸收特性,利用媒介黄的光Fenton脱色反应来考察催化剂的活性和稳定性.结果表明,铈掺杂使活性组分Fe2O3分散均匀,有效防止Fe2O3颗粒的长大,增加催化剂对光的吸收,增强催化剂的储氧能力,提高了催化剂的催化活性,降低铁的溶出.该催化剂在pH3.0～6.0条件下,60min内可将100mg/L媒介黄完全脱色,在pH6.0连续使用10次,其催化能力保持稳定.     

H2O2-O3氧化法处理染料中间体H酸和1-氨基蒽醌生产废液的研究

研究采用羟基自由基氧化法处理难生物降解染料中间体Ｈ酸和１－氢基蒽醌生产废液提高其生物降解性。研究表明,羟基自由基是一种非常强的氧化剂,能迅速分解有机物,改善废水的生物降解性能,经羟基自由基氧化处理后,能提高废水的絮凝处理效率,本文还对羟基自由基氧化反应机理作了探讨。     

Mo掺杂FeS2非均相Fenton催化剂的制备及催化性能研究

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...     

Ce-Mn/Al2O3-H2O2催化氧化皮革废水的研究

以浸渍法制备了Ce-Mn/Al_2O_3催化剂,研究该催化剂在H_2O_2非均相类Fenton体系中对皮革废水污染物的催化降解性能.在单因素试验的基础上,以COD去除率为响应值,采用Box-Behnken响应曲面法考察了催化剂投加量、H_2O_2投加量、初始pH、反应时间等4个因素之间的单独作用及交互作用,实验数据用Design-Expert 8.0.6软件进行处理,得到二次响应曲面模型.结果表明,4个独立变量对响应值的影响顺序如下:初始pHH_2O_2投加量催化剂投加量反应时间,数学模型拟合度高(R_(adj)~2=0.9349),利用该模型预测的最大COD去除率为78.86%,最佳反应条件为:催化剂投加量56.63 g·L~(-1),H_2O_2投加量315.15 mg·L~(-1),初始pH3.51,反应时间2 h,经实验验证COD去除率为80.94%,与模型预测值偏差2.08%.     

Fenton氧化深度处理维生素B_(12)废水的研究

以维生素B12废水经"厌氧-A/O"工艺处理后的出水为研究对象,考察了Fenton试剂氧化法深度处理该废水的效果和影响因素。结果表明,Fenton试剂氧化法处理该废水具有良好的净化效果,在进水pH值为7.5,ρ(COD)为118mg/L的条件下,出水ρ(COD)为41 mg/L,COD去除率可达65.2%。优化确定的最佳操作参数为:H2O2投加量为1.8ml/L,H2O2/Fe2+为5∶1,反应时间为80 min,废水pH值为3.5,反应温度为40℃。     

纳米Bi_2O_3-Ni_2O_3的制备及光催化性能研究

采用微乳法制备了镍、铋复合氧化物纳米粒子,以XRD、TG-DTA、XPS及紫外-可见光谱仪对合成材料进行了表征,并以甲苯为目标污染物对其气-固复相光催化性能进行了研究。结果表明:Ni和Bi都显+3价,XRD曲线上分别出现Ni2O3和Bi2O3的特征衍射峰,制备样品是Ni2O3与Bi2O3复合氧化物,对于单一Bi2O3,制备的复合氧化物由于Ni2O3具有较强的电子富集能力,能够快速地传递光照射产生的电子,导致光生电子与空穴分离效率大大提高,促进了氧化反应,显示出了较好的光催化活性。     

Co(OH)_2的制备及电化学性能研究

超级电容器是目前正在大力研究发展的一种高效环保型电容器。为探索Co(OH)_2作为替代传统贵金属材料的电容器电极材料的可行性与优点,本文以氯化钴为原料,通过水浴法制备了Co(OH)_2粉末,利用SEM和XRD对Co(OH)_2粉末的形貌和结构进行了表征,用红外光谱分析了其组分,通过循环伏安、恒流充放电方法测试了Co(OH)_2电极材料的电化学性能。结果表明:实验制得的Co(OH)_2为不规则的片状结构,材料结构较为疏松,内部空隙较多,利于电化学反应的进行;测得材料单电极比电容在60 m A/cm2时高达162.5 F/g,恒流充放电比电容保持率为84.1%,其循环稳定性能好,是一种优异的超级电容器电极材料。     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2可见光下光催化降解孔雀石绿的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,然后浸渍法制备出H3PW12O40/TiO2复合型光催化剂,并运用XRD、SEM、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析.研究了可见光光照下H3PW12O40/TiO2对孔雀石绿降解的光催化活性,考察了浸渍量、催化剂用量、底物浓度、pH值对光催化降解率的影响.实验表明,在pH=5条件下,H3PW12O40/TiO2催化剂用量为0.3g.L-1,浓度为10mg·mL-1的孔雀石绿溶液在2L·min-1曝气、300W可见光下光照4h后光催化降解率为78%,比TiO2光催化活性提高了24%.     

Fe2O3/MIL-53(Al)催化类芬顿氧化性能及其作用机制研究

以MIL-53(Al)和铁盐为原料,采用浸渍-焙烧的方法,制备了Fe_2O_3/MIL-53(Al)类芬顿催化剂.通过扫描电子显微镜(SEM)、射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)及X射线光电子能谱仪(XPS),对Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料的理化性质进行了表征.以亚甲基蓝为相关材料催化类芬顿反应氧化性能的指示剂,考察了Fe_2O_3/MIL-53(Al)、MIL-53(Al)及Fe_2O_3 3种材料催化类芬顿反应的活性.探讨了Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化活性强化的相关作用机制.研究结果表明,Fe_2O_3/MIL-53(Al)的物化结构特征是以赤铁矿为主的纳米Fe_2O_3颗粒均匀、离散地分布在MIL-53(Al)之上,纳米Fe_2O_3颗粒尺寸大多集中在1～5 nm.与未负载纳米Fe_2O_3相比,其分散性和颗粒尺寸都展现出潜在优越性.Fe_2O_3/MIL-53(Al)材料催化类芬顿反应降解水溶液中亚甲基蓝的效果是未负载纳米Fe_2O_3的4.8倍(以反应速率常数计),且TOC去除率亦有明显优势.自由基猝灭实验结果表明Fe_2O_3/MIL-53(Al)催化类芬顿降解污染物的主要活性氧类物质为羟基自由基.MIL-53(Al)孔结构发达、孔分布均匀及孔尺寸较小且均一等结构特征,导致负载其中的Fe_2O_3具有孔道负载量大、颗粒分布离散且均匀、颗粒粒径小且均一等特点,从而强化了纳米Fe_2O_3催化类芬顿反应氧化降解水中污染物的性能.     

OMS-2负载Ag催化剂的制备及催化氧化性能研究

以KMnO4和MnSO4为基底采用回流法合成了氧化锰八面体分子筛(OMS-2)。以OMS-2为载体采用前掺杂法和浸渍法制备了不同Ag含量的负载型OMS-2催化剂,对所制催化剂进行了结构和织构表征。并研究了不同制备方法和Ag负载量对Ag/OMS-2催化氧化CO性能的影响。结果表明,OMS-2为典型的cryptomelane一维隧道结构,适量掺杂Ag使OMS-2载体分子筛的有序性得到改善。负载型Ag/OMS-2的催化活性均明显优于OMS-2载体,且前掺杂法催化活性优于浸渍法。这与Ag/OMS-2-PI催化剂中Ag颗粒大小及OMS-2载体与Ag之间存在强相互作用有关。Ag负载量明显影响Ag/OMS-2-PI催化剂的催化活性,3Ag/OMS-2-PI催化剂(Ag=3.0 wt%)催化活性最高,这是由于适当Ag负载量,Ag颗粒较小,与载体OMS-2的相互作用较强,能较好地活化OMS-2晶格氧,同时Ag的引入使OMS-2对CO的吸附性能及晶格氧的扩散能力得到显著增强,提高了催化剂对CO的氧化催化能力。     

Fe2O3纳米棒的制备及其H2S气敏性能研究

为快速检测H2S泄漏,以一步水热法制备的Fe2O3纳米棒为基础,制备了H2S气体传感器。研究表明,该传感器在300℃工作温度下对10μmol/mol的H2S的灵敏度为2左右,响应时间为12s左右,恢复时间约4s。而且该传感器具有优异的稳定性和选择性,对CH4、CO等多种气体响应较差,适合用于长时间快速检测H2S气体的泄漏。     

PO43-协同钴介体电催化体系用于亚甲基蓝(MB)的降解性能研究

以阳离子型染料亚甲基蓝（MB）废水为研究对象,采用钴介体电催化（MEO/Co（Ⅱ））与PO₄^3-协同作用体系（简称PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系）,进行MB电催化降解实验,研究Co²⁺浓度、电流密度、pH值、电解质浓度等因素对PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系电催化降解MB的效果,并对其分解产物及机理进行了分析与探讨.结果表明：①PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系主要的氧化性中间产物为Co³⁺,同时存在少量羟基自由基及过磷酸盐.②PO₄^3-与MEO/Co（Ⅱ）体系之间具有明显的协同催化作用.PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系在40 min内对MB的降解率高达100%,是钴介电体系降解率的1.2倍,直接电化学氧化体系降解率的5倍.③Co²⁺浓度、电流密度及pH值对PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系氧化性能影响较大,而PO₄^3-浓度、电解质浓度对PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系的氧化性能影响较小.④PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系对MB的降解过程为：先从MB分子的N—C连接处断键,形成吩噻嗪、2-氨基-5-（N-甲基甲酰胺）苯磺酸及N¹,N¹-二甲基-1,4二氨苯等物质;然后将其降解为苯胺、苯酚、苯磺酸等;最终分解成CO₂和水等无机物.⑤PO₄^3--MEO/Co（Ⅱ）体系对MB的降解机理为：通过铂钛电极直接电催化,以及Co³⁺、过磷酸根、羟基自由基的间接氧化,其中,起主导作用的是Co³⁺的电催化氧化.     

高分子絮凝剂DTMPAM复配FeCl3协同去除水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的性能及机理

为了有效提高水中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)去除效果，将高分子絮凝剂二硫代羧基化羟甲基聚丙烯酰胺(DTMPAM)和三氯化铁(FeCl₃)进行复配应用到含铬废水的处理中，通过絮凝实验法分别考查了DTMPAM复配FeCl₃前后对含Cr(Ⅵ)水样和含Cr(Ⅲ)水样的去除性能.结果表明，DTMPAM在pH值分别为3.0、4.0、5.0时，单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的去除效果均不太理想，Cr(Ⅲ)的最高去除率分别为23.80%、41.11%、42.38%;FeCl₃的投药顺序和浓度对DTMPAM复配FeCl₃去除水样中Cr(Ⅲ)具有较大影响，按照先投加FeCl₃后调节pH值再投加DTMPAM进行絮凝的投药顺序，且FeCl₃浓度为60 mg·L^-1时，含Cr(Ⅲ)水样中Cr(Ⅲ)的最高去除率可达到99.55%.单独投加DTMPAM对含Cr(Ⅵ)水样中Cr(Ⅵ)具有良好的去除效果，而对总Cr的去除效果较差，当pH值为3.0、DTM...     

砷(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及吸附性能研究

以磁性氧化石墨烯为载体,砷离子(As(Ⅲ))为模板离子,3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)为功能单体,正硅酸乙酯(TEOS)为交联剂合成了As(Ⅲ)离子印迹磁性氧化石墨烯纳米材料(MGO-IIP),并使用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计对合成材料进行了表征.同时,考察了MGO-IIP对As(Ⅲ)的吸附特性.结果表明:318 K下MGO-IIP对As(Ⅲ)的最大吸附量为148.1 mg·g~(-1),仅20 min即可达到吸附平衡,印迹因子为2.35;吸附过程服从Langmuir模型和准二级动力学模型,说明是自发的吸热过程;在其他干扰离子存在的情况下,MGO-IIP对As(Ⅲ)仍然具有良好的吸附效果,且能够重复使用4次,在含砷废水处理中具有应用价值.MGO-IIP材料对As(Ⅲ)的吸附机制为表面络合作用及物理吸附.     

埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O催化剂的制备及催化性能研究

文章以埃洛石(HNTs)、g-C_3N_4和硝酸铜为原料,一步合成了埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O催化剂。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、程序升温还原(TPR)对催化剂进行了表征。研究了埃洛石/g-C_3N_4-Cu_(2+1)O对结晶紫的吸附性能、光催化降解性能和催化氧化CO性能。结果表明,将Cu_(2+1)O负载到埃洛石和g-C_3N_4的表面能显著地改善Cu_(2+1)O的分散性,减小Cu_(2+1)O的粒径和增强Cu_(2+1)O的热稳定性。当埃洛石、g-C_3N_4和Cu_(2+1)O的质量之比为5∶10∶4时,催化剂具有最优的光催化和低温催化活性。在最优条件下,该催化剂对结晶紫的吸附率为58.64%;添加6‰的H2O2水后,对结晶紫的降解率为97.53%。在温度为200℃时,催化剂连续催化氧化CO 12 h时,CO的转化率仍为92.5%。催化剂具有较好催化活性的原因可能是催化剂中的g-C_3N_4和Cu_(2+1)O存在较强的协同作用。另外,催化剂具有较大的比表面积,Cu_(2+1)O在埃洛石/g-C_3N_4上较好的分散性和较小的Cu_(2+1)O粒径也能显著增强催化剂的催化活性。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜的制备及光催化降解甲醛的研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂的TiO2薄膜光催化剂,进行甲醛的光催化实验,考察Fe3+掺杂量、薄膜焙烧温度及溶胶体系pH值对光催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂量为1.0%,焙烧温度500℃1h,加硝酸溶胶体系pH=4时,Fe3+掺杂TiO2薄膜光催化活性最高。     

新型Ag(I)选择性吸附材料的制备及吸附性能研究

将壳聚糖（CTS）、氧化石墨烯（GO）、3-巯基丙基三甲氧基硅烷（MPTMS）交联制得巯基改性壳聚糖-氧化石墨复合材料（SFCG）.采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、元素分析仪对改性前后和吸附前后的材料进行表征.研究吸附剂投加量、温度、时间、初始浓度对吸附效果的影响.实验结果表明,SFCG与CTS相比结构发生很大变化,呈现薄层状结构,表面有褶皱.SFCG能够在短时间内选择性高效吸附Ag（I）,最大吸附量为578.41 mg·g^-1.通过吸附等温线、吸附动力学、吸附热力学的研究发现,其吸附等温线符合Langumir吸附模型,为单层吸附;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,同时吸附过程是自发的、放热的.另外,银是一种贵金属,因此,SFCG将在废水处理和回收贵金属等方面均表现出良好的应用前景.