硅胶负载TiO_2催化剂的制备与光催化效果

以硫酸钛为前驱体,尿素为沉淀剂,粗孔微球硅胶为载体,采用水热法在160℃下制备硅胶负载TiO_2(TiO_2/硅胶)光催化剂。通过调节TiO_2含量(15%、30%、40%、55%、70%、85%)和水热时间(2,3,4,5,6 h)制备TiO_2/硅胶光催化剂,并考察了材料的晶体结构、比表面积、TiO_2负载量以及光催化降解腐殖酸性能。结果表明:TiO_2理论投加量为70%,水热时间为5 h时,制备所得的TiO_2/硅胶光催化剂具有最优的光催化活性,此时制备的催化剂为锐钛矿型,比表面积为434.829 m~2/g,TiO_2负载量为37.50%。当使用该催化剂投加量为4 g/L、腐殖酸初始浓度为20 mg/L时,腐殖酸降解率最高,为76.5%,降解过程符合一级反应动力学。催化剂经重复4次使用后,仍具有较好的光催化稳定性。     

污泥生物炭活化过硫酸盐介导产单线态氧降解罗丹明B

以污水厂填埋污泥为原料,在不同热解温度下制备了污泥生物炭(SBC),发现SBC能够高效活化过一硫酸盐(PMS),促进罗丹明B(RhB)降解,且900℃下制备的SBC降解RhB的速率常数(0.071 min^-1)分别为300和600℃下制备的SBC的7.1和4.7倍.SBC/PMS体系中RhB的降解速率随着PMS剂量(0.2～0.8 mmol·L^-1)的增加逐渐增加,达到0.8 mmol·L^-1后,继续增加投加剂量(1.6～3.2 mmol·L^-1)降解速率变化不明显;随着工作pH的提高(1～13),SBC/PMS体系中RhB的降解速率逐渐降低.光谱学分析显示,热解温度的升高会使官能团减少,提高SBC本身与PMS和RhB的电子传递速率,促进RhB高效降解.淬灭实验结果显示,SBC/PMS/RhB体系中产生的主要活性氧物种为¹O₂,其浓度约为1.5×10^-10mol·L^-1.本研究有望揭示SBC活化PMS处理难降解有...     

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.     

铋修饰BiOBr/g-C3N4异质结光催化剂合成及其可见光催化性能研究

以尿素为氮化碳（g-C₃N₄）合成的前驱体,柠檬酸（CA）作为还原剂,以一步溶剂热法制备铋修饰BiOBr/g-C₃N₄异质结型复合光催化剂（简称Bi/BiOBr/g-C₃N₄）.通过调控CA的投加量,实现了对Bi/BiOBr/g-C₃N₄可见光催化的可控制备,并以RhB为目标污染物研究其光催化活性.结果表明：1被还原在BiOBr表面上的Bi金属含量随还原剂CA投加量增加而增加,CA最佳投加量为2 mmol,Bi/BiOBr/g-C₃N₄的光生载流子的分离效率最高、禁带宽度最窄（2.43 eV）.而未采用CA改性的BiOBr/g-C₃N₄,其禁带宽度为2.8 eV.2投加CA能调控BiOBr形貌（如结晶度、尺寸大小以及晶粒平均厚度）,进而调控其光催化活性.当CA投加量为2 mmol时,BiOBr纳米微球大小适中,结晶度最高,晶粒平均厚度最小.3Bi修饰BiOBr/g-C₃N₄光催化剂对RhB的可见光降解率高达99.8%,其光催化降解速率达到0.097 k·min^-1,是BiOBr/g-C₃N₄光催化速率（0.026 k·min^-1）的3.73倍.4Bi/BiOBr/g-C₃N₄异质结光降解机理是：在Bi金属等离子体效应、BiOBr表面氧空缺与异质结的协同作用下,提高了Bi/BiOBr/g-C₃N₄异质结对可见光吸收能力和光生载流子的分离效率,从而实现对RhB的高效降解.     

焙烧条件对热聚合法制备石墨相氮化碳光催化性能的影响及其机理

以三聚氰胺、硝酸为原料,采用热聚合法制备石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,研究了不同焙烧温度对石墨相氮化碳光催化性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）以及光致发光光谱（PL）等技术对石墨相氮化碳样品的形貌、化学组成、晶体结构等理化性质进行表征,通过光催化降解实验探究石墨相氮化碳的催化活性。实验结果表明:当焙烧温度为550℃时,制备的石墨相氮化碳样品光催化性能最好。当催化剂投加量为0.04 g时,可见光照射50 min后,对50 mL浓度10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液的降解效率可达到91.7%。适宜的焙烧温度能够使光催化剂的光吸收能力增强,并促进光生电子（e-）和空穴（h+）分离。     

Ag掺杂改性TiO_2催化降解水体中的邻苯二甲酸二甲酯

邻苯二甲酸酯是环境中普遍存在的有机污染物(内分泌干扰物)之一。通过湿式机械混合法制备Ag掺杂改性TiO2催化剂。光催化降解实验的结果表明Ag掺杂浓度为1×10-4mol/g,焙烧温度为400℃下所得的催化剂活性较好。对降解体系的研究表明,当催化剂的投加量为0.1~0.3 g/L、pH=5~8时降解效率较高(62.0%)。相对于催化剂的降解过程而言,其吸附作用是比较小的,而是以光催化反应为主。并利用荧光光谱对催化剂的性能进行了初步表征。     

非均相膨润土@Fe3O4活化过硫酸盐降解罗丹明B

该文采用共沉淀法成功制备了非均相催化剂膨润土@Fe_3O_4,用于活化过硫酸盐(PS)降解罗丹明B(RhB)染料废水。使用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线单晶衍射仪、X射线光电子能谱对该催化剂进行了表征。对比了不同体系下对RhB的降解效果,结果表明,膨润土@Fe_3O_4/PS体系具有最好的处理效果。探究了膨润土@Fe_3O_4投加量、PS浓度、初始pH对RhB降解的影响,得到了最佳反应条件为:初始pH为3.3,膨润土@Fe_3O_4的投加量为1.5 g/L,PS的浓度为1 g/L。在该最佳反应条件下反应60 min后RhB的去除率为85.11%,总有机碳去除率达77.67%。最后,对反应过程进行了综合分析,提出了膨润土@Fe_3O_4活化PS降解RhB的可能机理。     

CoMn@AC活化过一硫酸氢盐降解水中罗丹明B

通过浸渍合成复合催化材料CoMn@AC,用于催化过一硫酸氢盐(PMS)产生自由基对罗丹明B(RhB)进行降解。采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面及孔径分析仪(BET)等对其进行表征。考察了催化剂负载量、PMS投加量、pH以及温度等因素对RhB降解的影响。结果表明:当Co负载量为7%且n(Co)∶n(Mn)为5∶1时,合成的复合材料CoMn@AC7-5∶1对100 mL浓度为50 mg/L的RhB降解效果可达到84.2%;在pH为4~10,反应温度为25 ℃,PMS浓度为0.250 mmol/L时,4 h内对RhB的去除率可达84.2%;猝灭研究表明,硫酸根自由基(SO-₄·)在反应过程中起主要作用;此外,CoMn@AC/PMS体系对RhB的降解效率随温度的升高而显著加快,其降解活化能为29.80 kJ/mol。     

碳掺杂二氧化钛粉体的制备及光催化性能研究

以硫酸钛和尿素为前驱,葡萄糖(C6H12O6)为碳源,采用均匀沉淀-水热法制备了碳掺杂的二氧化钛(TiO2)粉体,通过对甲基橙在汞灯(模拟紫外光)和氙灯(模拟太阳光)下的降解试验,研究了掺碳量对TiO2粉体光催化活性的影响。结果表明:碳掺杂可提高TiO2粉体在可见光范围内降解甲基橙的能力,当碳、钛摩尔比为0.225时,碳掺杂TiO2粉体在可见光范围内的光催化活性最强。     

MIL-101(Fe,Cu)活化过一硫酸盐降解水中罗丹明B的效能及机理研究

为研究金属有机骨架材料活化-硫酸盐(PMS)降解水中罗丹明B(RhB)的效能及机理,首先采用水热法制备出铁铜双金属有机骨架材料MIL-101(Fe, Cu),并通过X-射线粉末衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对MIL-101(Fe, Cu)材料进行表征;然后通过构建MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系,以RhB为目标污染物,成功构建了双金属有机骨架材料即MIL-101(Fe, Cu)材料,研究了体系对比、Cu²⁺掺杂量、初始pH值、催化剂投加量、PMS投加量对RhB降解的影响;最后通过紫外全波段扫描、电子顺磁共振(EPR)及自由基猝灭试验对MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系降解RhB的机理进行分析,并通过重复利用试验和多种染料降解试验验证该体系应用于实际染料废水处理的可行性和实用价值。结果表明：当Cu∶Fe的摩尔质量比为1∶10时,MIL-101(Fe, Cu)/PMS体系能在120 min内降解95.0%的RhB;RhB的降解效果随着催化剂投加量/PMS浓度的增加而提高;该体系在广谱pH值范围内均能对RhB高效降解;EPR、自由...