TiO2表面沉积Ag粒子及其可见光下降解含盐废水中的苯酚

为了制备可见光激发下能高效降解含盐废水中有机物的光催化剂,首次以商用TiO_2光催化剂(P25)为载体,利用吸附相反应技术一步获得了Ag沉积的可见光响应复合光催化剂.同时,通过XPS、TEM、HRTEM及紫外可见漫反射光谱图,结合多种高含盐水体系中苯酚的光催化降解过程,研究了不同Ag沉积对催化剂可见光活性的影响.结果发现,吸附平衡后P25表面富含水的吸附层可作为反应和粒子的生成场所,生成量子尺寸的Ag粒子.另外,在吸附层中生成的Ag粒子均匀分布于P25表面并与之紧密结合,并在TiO_2晶格结构中引入晶格交错结构.Ag与TiO_2的表面等离子体共振效应和晶格交错结构共同提升了催化剂的可见光响应和电荷的分离效率,增强了催化剂对苯酚的可见光催化性能.在含盐废水体系中,盐离子数量越多,催化剂在可见光下降解苯酚过程受到的干扰越大.     

TiO2复合催化剂弱光催化降解模拟海水中苯酚及其催化活性的影响

为了获得适用于海水中有机污染物光降解催化剂,分别选用纳米SiO_2粒子和氧化石墨烯GO为载体,利用吸附相反应技术并结合热处理过程制备了基于TiO_2的复合催化剂,研究了弱光(光强小于1mW·cm~(-3))激发下复合催化剂光催化降解模拟海水中苯酚.结果表明,吸附相反应技术结合焙烧得到的La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2,表面亲水性较强和对苯酚吸附能力较弱,难以克服盐离子的干扰并有效降解模拟海水中高浓度苯酚.而吸附相反应技术结合醇溶剂热还原处理后,La~(3+)掺杂TiO_2-SiO_2催化剂表面亲水性显著减弱,但该催化剂在模拟海水中不能形成稳定的悬浮体系.吸附相反应技术得到的TiO_2-GO和La~(3+)掺杂TiO_2-GO中,TiO_2粒子粒径小于10nm且均匀负载于GO的表面.醇溶剂热还原处理可使TiO_2形成晶型结构,从而提高其催化活性,同时还能将GO表面的含氧基团还原,降低催化剂表面亲水性.从而提升催化剂对苯酚的吸附能力和对盐离子的抗干扰能力.另外,还原GO与小粒径TiO_2粒子紧密结合,使光生电子能很快转移至还原GO表面,增大光生电荷分离率,进一步提升催化剂的光降解性能.     

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.     

负载型纳米Bi2WO6/AC的制备及在可见光下降解邻硝基苯酚

采用水热法在160℃条件下以活性炭(AC)为载体合成了光催化剂Bi2WO6/AC,用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征.同时,以邻硝基苯酚为目标污染物,在可见光照射下,讨论了催化剂用量、溶液的pH、污染物初始浓度等因素对催化剂光催化活性的影响.结果表明,当[Bi2WO6/AC]=5 g·L-1、pH=5[邻硝基苯酚]0=100 mg·L-1时,催化剂可见光降解活性最好,60 min后邻硝基苯酚的降解率可达到99.81%.     

超声-Cd2+/N共掺杂TiO2可见光催化降解苯酚研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法合成Cd~(2+)/N共掺杂的二氧化钛,采用X光衍射仪对其粉体的物相进行了表征。进而研究此合成掺杂光催化剂在US(超声波)/Vis(可见光)下降解水中苯酚的降解效果,结果表明,在Cd~(2+)、N共掺杂的二氧化钛作为催化剂的情况下,可见光光催化降解苯酚有一定的效果;超声波的加入能够明显提高可见光光催化降解苯酚的降解率。     

活性炭纤维负载纳米La-S/TiO2光催化降解苯酚的研究

采用浸涂-焙烧法合成了活性炭纤维负载纳米La-S/TiO2复合光催化剂,并用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌和结构变化进行了表征分析。在λ>400 nm的可见光光照下,考察了其对苯酚溶液的光催化降解能力。结果表明:负载型La-S/TiO2复合光催化剂比纳米La-S/TiO2光催化剂对苯酚具有更强的降解能力,苯酚的降解是在自由基的作用下进行的,经历了先形成不稳定的活性中间体,然后直接开环降解成脂肪酸等低分子量的化合物,接着被深度氧化的过程。     

可见光响应手性TiO2复合光催化剂及其降解有机污染物

通过空穴和自由基捕获剂的加入,首先研究了可见光激发下手性TiO₂复合光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理. 结果表明,可见光激发TiO₂光催化剂降解罗丹明B和四环素的机理是相同的,其形成的光生空穴是降解有机物的关键影响因素.利用D型手性表面活性剂在低温时可以构建右旋非对称手性堆积结构的D-TiO₂. 这种非对称结构在介孔TiO₂内部引入氧空穴和Ti-N键,使D-TiO₂也具有显著的可见光响应和可见光降解活性. La³⁺ 或者Fe³⁺的掺杂几乎不影响催化剂的形貌及其TiO₂的结晶过程, 但可以在催化剂中形成光生空穴和电子的捕获中心,显著提升可见光激发下TiO₂催化剂中光生空穴和电子的分离率,从而增强催化剂对四环素的光降解活性.     

漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP的制备及性能研究

以漂珠为载体通过简单的溶胶凝胶法,制备漂浮型可见光催化剂Fe-N-TiO_2/FP,并采用了X射线衍射(XRD)、N_2吸附-脱附测试(BET)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法对样品的微观结构进行表征。研究表明,Fe掺杂可以有效地增加Fe-N-TiO_2/FP光催化剂中的比表面积和总孔容。相比N-TiO_2/FP,Fe-N-TiO_2/FP表现出其吸收带边有明显的红移在可见光区的吸收强度亦有明显的增大。可见光降解罗丹明B(RhB)的实验中,经过4 h可见光照射后,Fe_(0.71)-N-TiO_2/FP复合光催化剂对污染物的去除率可高达88.8%。不同pH条件下的降解实验表明,偏酸的环境更有利于RhB去除效率的提高。罗丹明B浓度的提高一定程度上阻碍了可见光的射入,也不利用罗丹明B的进一步吸附。漂浮型光催化材料在经过3次重复利用后,仍然具有较高的去除效率。     

磁微球负载硝基锌卟啉光催化剂的制备及催化性能研究

以氯化血红素为原料,制备了磁负载的硝基锌卟啉光催化剂.同时,利用热重分析仪(TG)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和振动磁强计(VSM)对催化剂进行了表征,发现制备的催化剂负载率为32.06%,催化剂为粒径均一的球形壳-核结构,具有良好的磁性.其次,研究了催化剂的催化降解性能.结果表明,磁负载硝基锌卟啉光催化剂在可见光下,对水中的双酚A(BPA)、对硝基苯酚(PNP)等均有90%以上的去除率;对于活性红染料废水的降解也取得了83.67%的降解率.自由基捕获实验证明,电子(e-)、羟基自由基(·OH)、空穴(h+)和氧自由基(O-·2)是降解反应中重要的活性物种.最后通过GC-MS等手段对降解机理进行了研究.     

含铜尖晶石催化剂在苯酚催化湿式氧化降解中铜溶出的研究

利用溶胶-凝胶法制备了Cu0.10Zn0.90Al1.90Fe0.10O4尖晶石结构催化剂,并用于苯酚的催化湿式氧化降解反应,考察了催化剂在H2-TPR实验中的氧化-还原性能,苯酚作为还原剂、反应温度和苯酚,催化剂质量比对铜离子溶出量的影响.结果表明,在较低反应温度或较高苯酚/催化剂质量比的情况下,被还原的催化剂活性组分不易被再氧化是导致铜离子大量溶出的主要因素.当反应温度较高和苯酚/催化剂质量比较低时,铜离子溶出量显著减少.在190℃、苯酚浓度为4.29 g·L-1、催化剂用量为25 g·L-1的条件下反应2 h,铜离子溶出量仅为0.96 mg·L-1.     

可见光激发下模拟海水中四环素光降解的机制和路径

为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO₂光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产物分析研究了光降解污染物的主要活性物种和模拟海水中TC降解途径.结果表明,模拟海水中TC光催化过程会受到显著抑制,手性介孔TiO₂催化剂对TC光降解反应速率相比其在纯水体系降低了70%左右,而非手性TiO₂光催化剂在海水体系中几乎不能降解TC.模拟海水中阴离子对光降解过程影响较小,但Mg²⁺和Ca²⁺存在会显著抑制光催化过程.无论在纯水还是模拟海水中,可见光激发后催化剂产生的活性物种都是空穴为主,因此模拟海水中降解路径与纯水体系中相同.盐离子不会抑制活性物种的产生,但Mg²⁺和Ca²⁺会富集在TC分子中电负性强的原子周边,阻碍空穴等对TC分子中电负性强原子的攻击,从而抑制了光催化降解效率.     

Visible light responsive N-F-codoped TiO2 photocatalysts for the degradation of 4-chlorophenol

Visible light responsive N-F-codoped TiO₂ photocatalysts exhibit a higher catalytic activity than N-doped TiO₂ for the degradation of 4-chlorophenol due to the synergistic effect of nonmetal elements.     

Mesopolymer modified with palladium phthalocyaninesulfonate as a versatile photocatalyst for phenol and bisphenol A degradation under visible light irradiation

A novel versatile photocatalyst, FDU-PdPcS, was prepared by immobilizing palladium phthalocyaninesulfonate (PdPcS) onto the FDU-15 mesopolymer via multi-step chemical modification processes involving chloromethylation of the FDU-15 mesopolymer first with chloromethyl methyl ether, a subsequent amination reaction with ethylenediamine, and finally modification with palladium phthalocyaninesulfonate via ionic interaction. The obtained FDU-PdPcS photocatalyst was characterized by the X-ray diffraction (XRD), UV-Vis spectrosopy and inductively coupled plasma (ICP) techniques. This photocatalyst not only affords a high dispersion of monomeric PdPcS molecules, which may further be stabilized by the π-electron of benzene rings of FDU-15, but also provides a number of diamino groups inside the mesopores, which could be advantageous for the photodegradation of phenolic pollutants. In photodegradation studies of phenolic pollutants, the FDU-PdPcS catalyst exhibited excellent visible light photocatalytic activity and reusability. The photodegradation products of phenol and bisphenol A were investigated by the gas chromatoghraphy-mass spectrometry (GC-MS) technique. The results showed that the photodegradation products were composed of carboxylic acids and CO2. Isopropanol, sodium azide and benzoquinone were used as hydroxyl radical (OH.), singlet oxygen (1O2) and superoxide radical (O2.-) scavengers, respectively. The results suggested that 1O2 and O2. were the prominent active species during the photodegradation process. A possible mechanism for the photodegradation of phenol was also discussed.     

C3N4/BiOBr复合可见光催化剂的性能及其作用机制

利用水热合成法制备了C_3N_4/BiOBr复合可见光催化剂,通过XRD、FT-IR、SEM、DRS、PL等手段对催化剂的物相组成和光化学性能进行了系统表征,利用对罗丹明B(RhB)的降解实验评价了催化剂在可见光照下的光催化降解活性和稳定性并通过ESR分析和自由基捕获实验探究了RhB的光催化降解机制.结果表明,水热合成法可成功制备结晶性能良好的C_3N_4/BiOBr复合可见光催化剂;C_3N_4的复合降低了BiOBr光催化剂的电子-空穴的复合,提高了光催化降解活性,其中15%C_3N_4/BiOBr的活性最佳,可见光照18 min后RhB的脱色率达100%,较纯BiOBr提高了1.5倍,且重复使用5次后仍具有较高的光催化降解活性;复合催化剂光催化降解RhB过程中参与降解的主要活性物种为空穴(h~+)和超氧自由基(·O_2~-),其中h~+影响更为显著.     

掺硼铁氧化物在紫外-可见光下的催化性能

采用溶胶凝胶法制备不同掺硼量的针铁矿和赤铁矿催化剂,并用X射线衍射图谱（XRD）、比表面积（BET法）、紫外可见漫反射光谱（DRS）及电荷零点（盐滴定法）对催化剂进行表征.结果表明：硼掺杂能改变催化剂的晶体结构,增大其比表面积和Lewis表面酸度,并能提高催化剂的紫外-可见光活性.在紫外光下,掺硼质量分数2%的赤铁矿对...     

In situ preparation of visible-light-driven carbon quantum dots/NaBiO3 hybrid materials for the photoreduction of Cr(VI)

In this study, different carbon quantum dots (CQDs)/NaBiO₃ hybrid materials were synthesized as photocatalysts to effectively utilize visible light for the photocatalytic degradation of contaminants effectively. These hybrid materials exhibit an enhanced photocatalytic reduction of hexavalent chromium (Cr(VI)) in the aqueous medium. Zero-dimensional nanoparticles of CQDs were embedded within the two-dimensional NaBiO₃ nanosheets by the hydrothermal process. Compared with that of the pure NaBiO₃ nanosheets, the photocatalytic performance of the hybrid catalysts was significantly high and 6 wt.% CQDs/NaBiO₃ catalyst exhibited better photocatalytic performance. We performed the first-principles density functional theory calculations to study the interfacial properties of pure NaBiO₃ nanosheets and hybrid photocatalysts, and confirmed the CQDs played an important role in the CQDs/NaBiO₃ composites. The experimental results indicated that the enhanced reduction of Cr(VI) was probably due to the high loading of CQDs (electron acceptor) on NaBiO_3, which made NaBiO₃ nanomaterials to respond in visible light and significantly improved their electron-hole separation efficiency.     

水体系中氧氟沙星的光化学降解研究

研究了高压汞灯和氙灯照射下氧氟沙星(OFLX)在蒸馏水、人工海水和天然海水中的光降解过程,探讨了光源、起始浓度、丙酮、表面活性剂等因素对OFLX光化学降解速率的影响.结果表明,OFLX在高压汞灯下的光反应速率比在氙灯下快得多,均符合一级反应动力学过程;在相同光源下,OFLX在海水中降解最快,其次是人工海水;当OFLX初始浓度为2、4、6mg.L-1时,其光解速率常数分别为0.163、0.140和0.132 min-1,随着OFLX初始浓度增大,其光解率降低;不同浓度的丙酮均能促进OFLX光降解的反应,其反应速率常数为0.084 2～0.102 min-1,且光敏效率与丙酮浓度呈正相关关系;然而当十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、吐温-20(TW-20)等表面活性剂的浓度为5 mg.L-1,它们均抑制了水体中OFLX光降解反应的进程.另外,利用金藻8701单种培养进行了OFLX光化学降解前后的毒性试验,表明OFLX光解过程产生风险较高的中间产物,随着光解进行,产物毒性降低.     

Ti0.7W0.3O2@BiVO4 p-n复合异质结构界面光催化剂的制备及其可见光催化降解苯酚机理的研究

设计并制备了新型Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂应用于可见光条件下降解模拟含苯酚污染物的废水.采用粉末X射线衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、固体粉末紫外漫反射(DRS)及X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面的性状.结果显示BiVO₄纳米粒子均匀地分布在Ti_0.7W_0.3O₂纳米颗粒周围并构筑了稳定的p-n复合异质结构界面.Ti_0.7W_0.3O₂/BiVO₄ p-n复合异质结构界面光催化剂具有更宽的可见光响应范围和更低的能带宽度.纯BiVO₄和Ti_0.7W_0.3O₂