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%。     

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_2O_3-TiO_2光催化降解水中酸性橙Ⅱ研究

通过溶胶-凝胶法制备TiO2/Fe2O3复合半导体催化剂,用SEM、X-ray衍射仪对催化剂进行表征,设计了光催化降解反应装置以研究光催化降解水中酸性橙。探讨了Fe2O3-TiO2催化剂对可见光吸收性能,以及降解水中酸性橙Ⅱ的催化性能影响。实验结果表明:Fe2O3修饰的TiO2出现明显的红移,20%wFe2O3修饰的TiO2催化剂催化效率较高;TOC结果表明,低pH值条件有利于酸性橙Ⅱ的矿化。     

ZnO包覆Al_2O_3的制备表征及光催化性能研究

采用化学沉积法制备了ZnO包覆Al2O3光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)进行了表征。在自制的光化学反应器中,以中压汞灯作光源,一定浓度的甲基橙为光催化反应模型化合物,研究了光催化剂的活性。考察了甲基橙初始浓度、催化剂加投量、pH值、温度、光照强度、反应液体积等因素对脱色率的影响。实验结果表明,ZnO包覆Al2O3复合光催化剂具有较高的光催化活性。在250W中压汞灯下光照3h,0.10g复合光催化剂能使200mL,10mg/L甲基橙溶液的脱色率达到92.21%。     

酞菁-二氧化钛光催化剂的制备及其光催化降解效果

采用溶胶-凝胶法制备酞菁-TiO2光催化剂,并分别掺杂铁、铜、钴、镍元素。酞菁作为光敏化剂,提高TiO2在可见光下对有机染料的降解效果。采用SEM对催化剂进行表征,研究在可见光下酞菁-TiO2光催化剂对5种有机染料(甲基橙、甲基红、甲酚紫、亚甲基蓝和孔雀石绿)的降解效果,结果表明,酞菁铁-TiO2,酞菁钴-TiO2,酞菁铜-TiO2,酞菁镍-TiO2均能有效降解这几种有机染料,光催化反应300 min后降解率达92%。比较4种催化剂对甲基橙的降解率,酞菁钴-TiO2催化剂降解效果最明显,以下是酞菁铁、酞菁镍和酞菁铜-TiO2催化剂。     

复合催化剂磷钨酸/TiO_2光催化降解苯

通过溶胶-凝胶法制备了磷钨酸掺杂纳米Ti O2复合催化剂(简称PW/Ti O2),通过X射线粉末衍射物相分析、扫描电镜形貌分析、BET-N2吸附等手段对催化剂进行了表征和分析,并以苯为气相有机污染物,考察经不同热处理温度及不同磷钨酸掺杂量PW/Ti O2对苯的降解效果,同时考察了水汽含量、氧气和氮气气氛对PW/Ti O2催化性能的影响。结果表明,焙烧温度为350℃时,PW/Ti O2复合材料中Ti O2主要是锐钛矿相,PW/Ti O2的BET-N2吸附比表面积比纯磷钨酸比表面积增加了13倍多,与Ti O2相比增加了1.2倍;磷钨酸的掺杂可以抑制Ti O2晶粒的长大和团聚;PW/Ti O2的光催化效果明显好于Ti O2和HPW;当焙烧温度为350℃,磷钨酸与Ti O2配比为0.008 5∶1时,PW/Ti O2的催化性能好;反应体系中适当的水汽(590.33 mg/m3)可以提高苯的转化率,氧气气氛中PW/Ti O2对苯的光催化降解效率比在氮气中高。PW/Ti O2光降解苯的机理主要是电子-空穴对的产生以及活性氧物种的生成,磷钨酸有效地扼制了Ti O2表面上h+和e-的再结合。     

吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.     

银、钕掺杂TiO_2催化光解甲基橙的实验研究

实验用水热合成法制备出银、钕掺杂TiO2催化剂粉体,然后以高压汞灯为光源,掺杂TiO2催化剂粉体为光化降解催化剂,探究对甲基橙模拟印染废水光催化分解的效果。光解实验研究采用正交设计法,以模拟废水浓度、催化剂用量、光照时间以及pH为因素,各因素选取4个水平,对催化光解甲基橙染料的降解率进行评价。分析结果表明:银、钕掺杂TiO2催化剂对甲基橙光化降解有良好的效果,最佳实验条件为:溶液pH为5,甲基橙的初始质量浓度为2 mg/L,催化剂投加量60 mg/L和光照时间80 min。在最佳条件下,连续光照8 h后甲基橙的降解率达到92%以上。     

氮掺杂TiO_2光催化降解甲基橙染料废水的试验研究

采用溶胶-凝胶法以尿素为氮源制备了氮掺杂锐钛矿型纳米TiO2光催化剂(TEM像图显示制备的样品的平均粒径在20 nm左右,UV-vis漫反射分析表明氮掺杂使催化剂的吸收带边红移至550 nm的可见光区域),以氙灯为辐照光源,用自制光催化反应器降解甲基橙染料溶液,研究了催化剂用量、染料初始浓度和环境pH值变化对甲基橙降解率的影响,同时考察了催化剂在太阳光下的光催化活性,结果表明:当催化剂用量为2 g/L、溶液pH值为2.74时,初始浓度为10 mg/L的甲基橙在氙灯光照45 min后降解率达100%;自然光照120 min后降解率为95.4%。     

S掺杂无定形TiO2的制备及可见光催化活性

以硫脲为硫源,采用溶胶-凝胶法和低温煅烧法制备S掺杂二氧化钛(S-TiO_2),用XRD、TEM、XPS、FTIR和UV-vis DRS等方法对其进行表征,以水溶液中甲基橙(MO)为目标污染物,评价了其在可见光(λ400 nm)下的催化性能。结果表明,300℃条件下制备的S-TiO_2为无定型态,呈不规则表面粗糙的类片状结构;S-TiO~(4+)_2中Ti以Ti~(4+)和Ti~(3+)存在,S分别以S~(6+)和S的氧化态存在并取代TiO_2晶格中部分Ti,形成Ti-O-S结构,缩小了TiO_2的带隙,增强了其在可见光下的光催化活性。S掺杂量对催化活性有一定的影响,S掺杂量为3%的无定形S-TiO_2(300)催化剂对甲基橙有较好的催化降解效果,光生空穴在降解有机物中起重要作用。     

可磁分离光催化剂纳米球及其催化性能的研究

通过反胶束和酸催化溶胶-凝胶法制备出了一种可磁分离的光催化剂纳米球SiO2/NiFe2O4/TiO(2TSN),这种光催化剂纳米球显示出了超顺磁性,能够通过外加磁场方便的实现催化剂在水中的分离与回收。该光催化剂纳米球的X-射线衍射和TEM结果表明:纳米TiO2颗粒包裹在磁性硅球-SiO2/NiFe2O4(SN)的表面,形成TiO2壳层。利用光催化降解甲基橙的效果考察了这种光催化剂纳米球的活性,结果表明:在NiFe2O4和TiO2之间包覆一层无定性的SiO2可以显著提高样品的光催化性能。     

多壁碳纳米管的制备与可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)/CdS/TiO2复合半导体光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下MWCNTs/CdS/TiO2对甲基橙(MO)降解的光催化性能。结果表明,MWCNTs/CdS/TiO2能有效降解甲基橙。低浓度MO降解效果比高浓度好,光催化剂投加量为1.2 g/L即可达到较好的催化效果,酸性条件有利于光催化,投加适宜浓度的H2O(2低于10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,浓度过大,催化效果下降。阴离子对催化效果有抑制作用,其中PO43-的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

CeO_2-TiO_2复合纳米纤维光催化降解醛酮类污染物的研究

采用同轴静电纺丝法制备了CeO2-TiO2复合纳米纤维,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、程序升温脱附仪和紫外-可见光谱能谱(UVVis)仪表征了CeO2-TiO2纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了CeO2-TiO2纳米纤维对醛酮的吸附强度与光电化学特性.同时,研究了CeO2配比量、光源条件和重复使用性对降解甲醛污染物的影响规律.结果表明,CeO2质量配比为50%的CeO2-TiO2催化剂对甲醛降解效率最高;在无光和可见光条件下,CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率分别为13.5%和25.3%,在紫外光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率为92.5%;随着光催化循环次数的增加,可见光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率逐渐增高,紫外光下CeO2-TiO2催化剂对甲醛的降解效率维持在92.5%左右.利用催化剂样品CT50对柴油机尾气中醛酮类排放污染物进行光催化降解的应用发现,CeO2-TiO2催化剂对醛类污染物的降解效率为85.4%,酮类污染物的降解效率为81.3%,苯甲醛和甲基苯甲醛的降解效率分别为80.4%和80.3%.表明CeO2-TiO2催化剂具有较强的光催化降解醛酮类污染物的能力.     

卟啉铁敏化二氧化钛可见光降解甲基橙

以卟啉铁为敏化剂,P25为二氧化钛载体,采用化学吸附合成了卟啉铁敏化二氧化钛复合催化剂:Fe Pp/Ti O2。利用SEM、XRD、DRS、对复合催化剂Fe Pp/Ti O2进行了表征和分析,分析结果表明,Fe Pp吸附于二氧化钛表面,未改变二氧化钛的形貌和晶型,卟啉铁使二氧化钛在可见光区(λ≥420 nm)有显著的吸收。可见光降解甲基橙结果表明,与未敏化的Ti O2相比,Fe Pp/Ti O2在可见光区(λ≥420 nm)能有效提高甲基橙溶液的降解率,3 h降解达到95.8%,并且催化性能稳定,可重复利用。     

甲基橙在镧掺杂二氧化钛表面的吸附研究

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法成功制备了一系列La^3＋-TiO2光催化剂。通过XRD对催化剂进行了表征,XRD光谱结果表明所制得的TiO2光催化剂晶型结构为锐钛矿型。考察了pH值对甲基橙在纯TiO2光催化剂表面的吸附以及掺杂量对吸附的影响,通过紫外-可见光吸收光谱分析得出碱性或中性条件下的吸附较好。镧（La^3＋）掺杂量的TiO2对甲基橙的吸附实验表明,La^3＋的掺杂显著提高了甲基橙在TiO2催化剂表面的吸附能力,随着La^3＋掺杂量的增加,吸附能力逐渐增强。     

吸附树脂/铁酞菁对甲基橙的光催化降解

针对铁酞菁在水溶液中易于聚合而降低催化活性,同时在均相光催化体系中分离困难、难以重复利用的问题,将铁酞菁负载在吸附树脂上,制得多相催化剂。该催化剂在可见光的照射下能有效地催化H2O2降解偶氮染料甲基橙。考察了催化剂用量、H2O2投加量、pH值、温度等因素对甲基橙去除效果的影响。结果表明,甲基橙初始浓度为50 mg/L,卤灯功率为100 W,催化剂投加量为1.0 g/L,H2O2用量为0.2 mol/L,pH为3,温度为35℃时,反应10 h,甲基橙去除率达到91%,且催化剂所含铁离子无流失,具有很好的稳定性,可重复使用。     

N-TiO_2/RGO催化剂的制备及其光催化性能的研究

以三乙胺为氮源,HF为形貌控制剂,采用水热法一步合成了N掺杂(001)面锐钛矿TiO_2纳米片/还原氧化石墨烯(N-Ti O2/RGO)复合催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、TEM和Raman对样品的组成结构和形貌进行表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,研究了不同掺N量和氧化石墨烯加入量下制备的复合材料的光催化性能。实验结果表明:当n(N)∶n(Ti)为0.5,氧化石墨烯加入量为15 m L时,N-TiO)2/RGO复合材料的光催化性能最好。在催化剂用量为0.5 g/L,罗丹明B溶液初始浓度为20 mg/L时,紫外光催化反应30 min后,罗丹明B的降解率可达94.02%。     

高级催化氧化法降解甲基橙模拟废水研究

用活性炭加入活性组份复合成催化剂,H2O2作为氧化剂的高级催化氧化法降解甲基橙模拟染料废水,结果表明高级催化氧化法可以有效降解甲基橙,在pH=7,ρ(H2O2)/ρ(COD)=0.38,反应时间为10 min时,脱色率达98%。反应45 min时,COD去除率可达88%以上。该催化剂是以一定粒度的活性炭为载体,加入FeSO4,MnO2,Al2O3和SiO2多种活性组份复合而成,不易失活,可重复利用。     

臭氧/钛酸铋系化合物催化氧化降解橙黄Ⅳ的初步研究

采用化学溶液分解法制备了钛酸铋系化合物,并研究了其催化臭氧化降解橙IV(C18H14KN3O35)溶液的性能.结果表明,在Bi/Ti摩尔比12∶1、热处理温度550℃条件下制备的催化剂性能最优,其COD去除率达40.3%,比单独臭氧作用(20.3%)提高了1倍,并明显优于TiO2和Bi2O3的催化效果(分别为28.9%和21.4%).同时,考察了催化剂投量、橙Ⅳ初始浓度、臭氧投量、pH值、重复使用等反应条件对催化剂性能的影响.初步推断,此催化臭氧化反应为非羟基自由基的含氧自由基作用机理.     

低量Gd~3+掺杂TiO_2粉体的制备及催化活性

利用溶胶-凝胶法在700℃制备了纯的和不同Gd3+掺杂量的TiO2纳米粉体,并用XRD技术对样品进行了表征。研究了Gd3+掺杂量对样品相结构、晶粒尺寸和光催化降解亚甲基蓝的活性的影响,利用相结构与纳米TiO2光催化活性关系探讨了Gd3+掺杂对纳米TiO2的光催化活性。结果表明,与纯TiO2相比,适量掺杂Gd3+可以显著提高其光催化活性。当Gd3+掺杂量为0.2%(质量),TiO2复合纳米粉体的光催化活性最佳,降解率为86%,其金红石相含量为15.4%,平均晶粒粒径为15nm;Gd3+掺杂强烈地抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变、减小晶粒尺寸和晶格膨胀程度这三方面均有利于提高光催化活性。