UV/TiO2薄膜体系光降解酞酸酯研究

采用自制玻璃负载TiO2薄膜,研究了UV-Vis/TiO2以及UV/TiO2/H2O2体系对2种酞酸酯DBP和DEHP的光催化降解情况.研究结果表明,TiO2在暗处对酞酸酯没有降解作用;UV/TiO2体系能有效光降解DBP和DEHP,TiO2具有明显的光催化作用,增强因子分别为fDBP=2.06,fDEHP=1.53;在一定浓度范围内DBP在UV/TiO2体系中的降解速率与其初始浓度成负一级动力学关系;UV/TiO2/H2O2体系对DBP的光降解能力远大于UV/TiO2和UV/H2O2体系,H2O2能显著提高TiO2的光催化活性.     

CuO/TiO2-H2O2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究

以水解法制备的锐钛矿型TiO2为载体,制备了CuO/TiO2型光催化剂.以亚甲基蓝为对象,在可见光照射下研究了H2O3加入量、pH值和催化剂投加量对脱色效果的影响,同时与改性前的TiO2催化剂进行了脱色效果的对比.结果表明亚甲基蓝在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和CuO/TiO2催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入10 mL和0.1 g时脱色最好;另外,TiO2催化剂也在碱性条件下能较好脱色,H2O2用量和催化剂投加量分别为每1 000 mL反应液各加入12.5 mL和0.1 g时脱色最好.最优条件下对比实验表明,CuO/TiO2型催化剂在可见光照射下具有很高的催化活性,亚甲基蓝2 h脱色率达到88%,远好于改性前的TiO2和Degussa P25催化剂.     

氮掺杂TiO2可见光光催化剂的制备及性能

以尿素和钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法低温下制备了高可见光催化活性的氮掺杂TiO2(NDT)光催化剂,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行了表征,并在自制光催化反应器中降解甲基橙评价了样品的光催化活性。结果表明,当氮与钛的摩尔比为0.5∶1时,350℃焙烧的样品(NDT350)具有最佳的可见光光谱吸收和光催化活性,该催化剂为锐钛矿晶相,平均粒径为21 nm,比表面积为89.13 m2/g。可见光辐照下,NDT350降解甲基橙的表观反应速率常数为1.381×10-2min-1,是商业P25催化剂的16.85倍。NDT350优良的可见光催化活性与其大的比表面积和强烈的可见光光谱吸收有关。     

BiOBr掺杂TiO2纳米管阵列光催化降解水中微量双酚A的性能及机理

针对光催化降解水中微量双酚A存在的可见光利用率低、载流子复合效率高和催化剂回收难等问题,本研究采用阳极氧化法和循环浸渍法在钛片上原位制备了BiOBr/TiO₂纳米管阵列(BiOBr/TNTAs)复合光催化剂,使用SEM、XRD和XPS等分析方法对催化剂的形貌和结构进行了表征。结果表明,片层状的BiOBr均匀负载在TNTAs表面,形成了稳定的异质结结构。BiOBr/TNTAs在可见光下对水中微量双酚A的去除率和矿化率明显高于TNTAs,且表现出优异的光催化稳定性。水体中共存的各种阴离子和腐殖酸等会通过竞争活性位点或作为自由基清除剂影响双酚A的去除效果。自由基淬灭结果表明,·OH和h⁺是BiOBr/TNTAs光催化降解双酚A的主要活性物种。光催化活性增强主要归因于BiOBr和TNTAs间p-n异质结的形成,可有效拓展TNTAs的光谱响应范围,从而提高光生电子-空穴的分离效率。     

溶胶凝胶法制备磷钨酸掺杂TiO2薄膜及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱物,采用溶胶凝胶法制备了磷钨酸掺杂的二氧化钛薄膜。通过XRD、FT-TR对该薄膜进行了表征,研究了薄膜在对氯苯酚光降解中的催化活性。结果表明,当磷钨酸与二氧化钛摩尔比为0.01∶1、薄膜烧结温度600℃、对氯苯酚溶液浓度30 mg/L（pH＝5）、光催化8 h的条件下,对氯苯酚的降解率超过90%,且薄膜可以重复使用。磷钨酸对二氧化钛的光催化活性具有明显的促进作用。     

UV/TiO2薄膜体系光降解酞酸酯研究

采用自制玻璃负载TiO2薄膜,研究了UV-V is/TiO2以及UV/TiO2/H2O2体系对2种酞酸酯DBP和DEHP的光催化降解情况。研究结果表明,TiO2在暗处对酞酸酯没有降解作用;UV/TiO2体系能有效光降解DBP和DEHP,TiO2具有明显的光催化作用,增强因子分别为fDBP=2.06,fDEHP=1.53;在一定浓度范围内DBP在UV/TiO2体系中的降解速率与其初始浓度成负一级动力学关系;UV/TiO2/H2O2体系对DBP的光降解能力远大于UV/TiO2和UV/H2O2体系,H2O2能显著提高TiO2的光催化活性。     

TiO2/Ti转盘液膜反应器光电催化处理罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Ti电极,X射线衍射(XRD)分析表明,TiO2主要为锐钛矿,晶粒尺寸约为46 nm.以TiO2/Ti电极作阳极,Cu电极作阴极,组装成转盘液膜反应器,考察了其光电催化处理染料罗丹明B(RhB)的影响因素(转盘转速、偏压、溶液初始pH、RhB初始浓度和电解质浓度).得到最佳处理条件为:转盘转速90 r/min,偏压0.4V,溶液初始pH2.5,电解质(硫酸钠)质量浓度0.5 g/L.在最佳处理条件下,处理20 mg/L RhB染料废水90 min的脱色率和总有机碳(TOC)去除率分别达到97.2％和72.7％.结果表明,由于同时强化了激发光源的利用率和溶液的传质效率,TiO2/Ti转盘液膜反应器可高效光电催化处理染料废水.     

SO2-4/TiO2光催化降解苯酚

以工业硫酸氧钛为原料水解制得SO42-/TiO2光催化剂,并以苯酚为目标降解物,考察了SO24-/TiO2的光催化性能。结果表明:随着SO42-/TiO2制备过程中焙烧温度的升高,其光催化活性逐渐增加,650℃焙烧获得的SO24-/TiO2的光催化活性最好,此后再升高温度会因催化剂中硫的挥发而下降;在确定苯酚原液初始浓度为50 mg/L条件下,SO42-/TiO2的光催化降解苯酚的最佳工艺条件为反应时间2 h、苯酚pH为7、催化剂用量1 g/L。XRD、SEM和FTIR的分析结果显示实验温度下制得的SO42-/TiO2均为锐钛型TiO2;其间掺杂的SO24-在TiO2表面分散性较好,没有聚集成大的颗粒;红外分析的结果初步判定低温(<550℃)焙烧制得的催化剂SO42-在TiO2表面是螯合双配位吸附,高温焙烧时(>550℃)SO42-在TiO2表面是桥式配位吸附。     

具有可见光活性的氮掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用浓氨水处理Ti(SO4)2溶液,然后经过滤、干燥、煅烧制备了一种氮掺杂TiO2光催化剂TiO2-XNX,其最佳煅烧温度为400℃。对该光催化剂的XRD谱图进行分析,结果表明,TiO2-XNX的晶型为锐钛矿相。紫外—可见吸收光谱表明,该光催化剂在可见光区具有明显的吸收。甲基橙溶液的降解实验结果表明,制备的TiO2-XNX光催化剂具有可见光(波长λ400nm)活性。     

TiO2胶体光催化降解罗丹明B染料

TiO2胶体从钛氧有机物水解制备,表征的方法有:X射线衍射光谱(XRD)、激光散射粒径分布、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)。利用罗丹明B染料分子作为探针分子研究TiO2胶体的光催化活性,分析了pH、催化剂用量、外加氧化剂(H2O2)用量及罗丹明B初始浓度对TiO2胶体光催化活性的影响。结果表明:制备的TiO2胶体粒子平均粒径为13.8 nm(激光散法测定),光催化降解罗丹明B染料的反应属于一级动力学反应,可以用Langmuir-Hinshewood模型加以描述,反应速率常数k1为0.08413 mg/(L.min),平衡吸附常数k2为1.5305 L/mg;在pH为6,TiO2胶体用量为0.04%,H2O2(含量30%)用量为0.2%(V/V),光照度为69.6μW/cm2时,5 h后罗丹明B染料的降解率可达到99%以上;相似的条件,0.2%的P25 TiO2粉体光催化处理染料水时,罗丹明B的降解率为90%。纳米TiO2胶体不仅可以提高罗丹明B的光催化降解率,还具有用量少,可有效降低水处理成本的特点。     

碘掺杂TiO2可见光光催化性能研究

在低于100℃温度条件下,采用溶胶-凝胶法以钛酸正丁酯为钛源,碘酸钾为碘源,制备了I掺杂纳米TiO2催化剂(I-TiO2),运用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及X-射线光电子能谱(XPS)等对催化剂进行表征,结果表明,TiO2及I-TiO2催化剂均为锐钛矿,I吸附并包裹在TiO2表面或以间隙进入的形式存在,并未进入TiO2晶格。通过在可见光照射下(λ>420 nm)以罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应研究了在不同条件下制备催化剂的催化性能,结果表明,掺杂比为nI:nTi=0.05∶1,焙烧温度为400℃,降解介质条件pH=7时,I-TiO2光催化活性明显优于未掺杂的TiO2。光催化降解过程通过红外光谱(IR),总有机碳(TOC)跟踪测定,比较了TiO2掺杂前后降解RhB和对氯苯酚(4-CP)的光催化特性差异;同时采用苯甲酸荧光光度法跟踪测定体系中的氧化物种,表明在可见光下,I-TiO2光催化体系中产生.OH高活性氧化物种从而氧化降解目标化合物。     

TiO2镀膜电极光电催化降解酸性紫红

采用溶胶-凝胶法在钛片上涂覆TiO2薄膜为电极,自行设计组装光电催化反应器,对酸性紫红染料废水进行光电脱色处理,探讨了光电反应的协同性并研究了初始染料浓度、电压、pH和电解质浓度对脱色反应的影响。结果表明,光化学催化和电化学氧化具有协同效应,单一紫外光催化和单一电催化酸性紫红的脱色率分别为44.27%和13.12%,而光电催化(紫外、外加电压10 V)的脱色率达到77.18%。初始浓度较低、电压适中、pH偏碱性时,酸性紫红废水脱色率较高;电解质对脱色反应有促进作用,且浓度越高,酸性紫红脱色率越高。     

模拟可见光下掺杂TiO2对甲醛溶液光催化降解

模拟自然条件下的可见光,以甲醛的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶凝胶法分别制备的8种（银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S、氯Cl）掺杂TiO₂纳米晶体的光催化活性及对甲醛水溶液的去除效果。用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂纳米TiO₂的微晶尺寸、晶体结构与光学性能。结果表明：Ce离子尽管有较大的半径但是主要还是掺杂到晶格中,Ce掺杂可以促进TiO₂由非正分锐钛矿相向锐钛矿相和金红石相的转变,抑制载流子复合,使TiO₂的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Ce掺杂TiO₂在模拟可见光下光催化甲醛水溶液的能力得到明显提高。     

纳米TiO2-xNx催化剂的制备及其活性研究

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇作溶剂、二乙醇胺作为抑制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO₂溶胶,在NN₃气流中直接进行热处理,制备一系列不同焙烧温度的淡黄色的掺氮纳米TiO₂粉体。经XRD、UV-Vis和FTIR分析表明,实验制得的TiO_2-xN_x在350、400、450、500和550℃热处理3 h后仍为锐钛型;450℃保温3 h掺氮样品具有最佳的紫外-可见光响应,其吸收边红移至720 nm左右。罗丹明B的可见光降解实验及产物分析表明,掺氮样品具有良好的可见光催化活性。     

以PEG为模板剂制备Bi_2O_2CO_3及其可见光光催化性能

以聚乙二醇-6000(PEG-6000)为模板剂水热法制备碳酸氧铋(p-Bi2O2CO3)粉末,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射(DRS)对粉末进行了初步表征。在可见光(λ≥420 nm)照射下,以罗丹明B(RhB)和水杨酸(SA)光催化降解实验为探针反应,实验结果表明,p-Bi2O2CO3具有较高的光催化活性,对RhB和SA有较好的降解效果。通过紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)和测定总有机碳(TOC)含量,光催化反应35 h后RhB的矿化率为77%,同时对SA的降解率达到43%。同时,采用N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和对苯二甲酸荧光光度法分别测定了降解过程中H2O2和羟基自由基(·OH)的变化,表明p-Bi2O2CO3/Vis光催化降解机理涉及到·OH历程。     

Vis/Co-TiO_2/KHSO_5体系Fenton-光催化协同降解苯酚

通过溶胶-凝胶法制备了同时具有可见光(Vis)光催化和Fenton催化双重活性的Co-TiO2催化剂。通过对比Vis/Co-TiO2/KHSO5、Co-TiO2/KHSO5和Vis/Co-TiO23种体系对苯酚的降解效果,Vis/Co-TiO2/KHSO5表现出明显的Fenton-光催化协同作用。进一步研究pH值、KHSO5与苯酚摩尔比(nKHSO5∶nC6H6O)和Co-TiO2投加量(mCo-TiO2)对Fenton-光催化协同降解苯酚效果的影响。结果表明,pH=6.9、nKHSO5∶nC6H6O=10∶1、mCo-TiO2=1.0 g/L时,降解率达100%。最后,结合XRD、XPS和UV-DRS等手段和催化活性实验数据分析了Vis/Co-TiO2/KHSO5体系的催化机理。     

纳米TiO2/活性炭复合光催化剂的制备及其对甲醛气体降解

研究了纳米TiO2/活性炭复合光催化剂对空气中典型污染气体甲醛的光催化降解特性。采用扫描电镜(SEM)表征复合催化剂的表面特征。结果显示,经改性后的纳米TiO2在复合催化剂表面分布均匀,呈球状。对甲醛气体的降解实验显示TiO2负载量为1%时对甲醛的去除效果最好,6 h去除率为61.7%。结果显示复合催化剂把甲醛气体分解成CO2,可以直接排空,无二次污染。