Photocatalytic properties of hierarchical CuO nanosheets synthesized by a solution phase method

CuO nanomaterials were synthesized by a simple solution phase method using cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) as a surfactant and their photocatalytic property was determined towards the visible-light assisted degradation of Reactive Black-5 dye. A detailed mechanism for the formation of CuO nanostructures has been proposed.The effect of various experimental parameters such as catalyst amount, dye concentration,p H and oxidizing agent on the dye degradation efficiency was studied. About 87% dye was degraded at p H 2 in the presence of CuO nanosheets under visible light. The enhanced photocatalytic activity of CuO nanosheets can be ascribed to good crystallinity, grain size,surface morphology and a strong absorption in the visible region. CuO is found to be a promising catalyst for industrial waste water treatment.     

铁有机骨架材料的快速合成及对阴离子染料的吸附性能

染料废水色度高,难以生化处理,吸附法是有色废水处理的重要方法.采用常温快速合成铁有机骨架材料,通过IR和XRD对合成的材料进行表征;并研究铁有机骨架材料对阴离子染料的吸附性能.结果表明常温快速反应能够合成铁有机骨架材料,材料比表面积和孔体积较高,等电点p H为3.7.铁有机骨架材料在酸性条件下更容易吸附水中的阴离子染料;随染料浓度的增加,材料对染料的吸附量逐渐增大,Langmuir恒温吸附模型可以很好描述该过程,计算的吸附参数表明吸附过程容易进行.材料对染料的吸附为准二级动力学,染料结构会显著影响铁骨架材料吸附过程,络合结构的偶氮染料能够快速达到吸附平衡.     

BiOAc/BiOX(X＝Cl,Br)复合材料的制备及其对混合染料的去除

铋系半导体光催化剂虽然光响应范围广、催化性能稳定,但光生电子和空穴复合率高、光催化效率低,形成二元异质结是解决该问题的有效途径.该研究在室温下,采用化学沉淀法制备花球状BiOAc,然后通过离子交换法与BiOX(X=Cl,Br)复合形成BiOAc/BiOX二元异质结光催化材料.利用XRD、SEM、TEM、N₂吸附解吸等温线、UV-vis DRS、EIS等技术表征材料的晶体结构、光学性质及光生载流子复合情况.以阳离子混合染料〔罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)〕和阴离子混合染料〔靛红(Isatin)、达旦黄(Titan yellow)〕作为目标污染物评定样品的光催化性能及重复使用性;通过捕获试验对BiOAc/BiOX光催化体系中的反应活性物种进行检测,并对光催化机理进行了推测.结果表明:①通过离子交换过程,BiOAc和BiOX成功地复合在一起形成异质结结构.②BiOAc与BiOX的摩尔比为6∶1时,复合材料具有最佳的光催化性能.③BiOAc/BiOBr比BiOAc/BiOCl对阳离子染料的吸附能力更强,有利于染料的光催化降解.④重复试验表明该方法合成的BiOAc/BiOX复合材料具有较好的稳定性.⑤光催化反应过程中起主要作用的活性物种是·O₂-和h+,光生电子在BiOAc和BiOX导带间的传输抑制了电子空穴对的复合,提高了光催化效率.以上研究结果表明,该BiOAc/BiOX复合材料在染料废水的深度处理方面具有潜在的应用前景.      

粘土颗粒吸附直接染料的分形特征

粘土颗粒对直接耐晒黑和直接大红染料的吸附均可分为快速的边缘覆盖和慢速的晶层吸附2个过程,整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程式,除了伊利土-直接耐晒黑染料的吸附体系之外,其它体系的吸附过程中以晶层吸附为主的阶段均具有类分形特征.体系的非线性吸附等温线符合Langmuir型吸附等温模式,并且除了蒙脱土吸附直接大红染料之外,也可以用分形Langmuir吸附等温模式获得较好的模拟效果.在不同原始浓度下直接大红染料在粘土颗粒表面发生的边缘覆盖和晶层吸附这2个过程的程度是不同的,从而导致了吸附等温线在原始染料为150mg·L-1时出现最大的吸附量,而且颗粒边缘覆盖的直接大红染料的比例较高.染料进入粘土颗粒的晶层后,扩大了晶层间距,改变了其表面微孔几何结构.颗粒表面棱角变得光滑,结构疏松,片层结构逐渐减少,上述效果在蒙脱土颗粒上或直接耐晒黑染料吸附时表现地更为显著.而且吸附染料后蒙脱土颗粒对N2的吸附量比伊利土下降的幅度小,其比表面积、孔体积和平均孔径的下降比例也比伊利土小,其中平均孔径的差异比较明显.吸附染料之后粘土颗粒表面分形维数Ds均升高了,晶层膨胀和开孔作用抵消了"表面粗糙度屏蔽"、"孔阻塞效应"机理降低Ds的影响.增加了表面粗糙度.     

有机污染物在海泡石矿物的界面吸附与降解研究进展

海泡石是一种典型的纤维状富镁硅酸盐粘土矿,广泛地应用于土壤污染治理、空气净化和水体污染物吸附等领域,然而海泡石表面Si-OH反应活性尤其是与有机污染物的反应机制尚未有清楚的认识.本文综述了海泡石对水体环境中有机污染物的界面吸附与降解研究进展,首先介绍了海泡石对有机染料、有机农药、药物和个人护理品等有机污染物的界面吸附情...     

Cobalt and sulfur co-doped nano-size TiO2 for photodegradation of various dyes and phenol

Various compositions of cobalt and sulfur co-doped titania nano-photocatalyst are synthesized via sol–gel method. A number of techniques including X-ray diffraction(XRD), ultraviolet–visible(UV–Vis), Rutherford backscattering spectrometry(RBS), thermal gravimetric analysis(TGA)Raman, N2 sorption, electron microscopy are used to examine composition, crystalline phase, morphology, distribution of dopants, surface area and optical properties o synthesized materials. The synthesized materials consisted of quasispherical nanoparticles of anatase phase exhibiting a high surface area and homogeneous distribution o dopants. Cobalt and sulfur co-doped titania demonstrated remarkable structural and optical properties leading to an efficient photocatalytic activity for degradation of dyes and phenol under visible light irradiations. Moreover, the effect of dye concentration catalyst dose and p H on photodegradation behavior of environmental pollutants and recyclability of the catalyst is also examined to optimize the activity of nano-photocatalys and gain a better understanding of the process.     

Solar photocatalytic decomposition of two azo dyes on multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/TiO2 composites

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs)/TiO₂ composite photocatalysts with high photoactivity were prepared by sol-gel process and further characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FT-IR), and UV-vis absorption spectra. Compared to pure TiO₂, the combination of MWCNTs with titania could cause a significant absorption shift toward the visible region. The photocatalytic performances of the MWCNTs/TiO₂ composite catalysts were evaluated for the decomposition of Reactive light yellow K-6G (K-6G) and Mordant black 7 (MB 7) azo dyes solution under solar light irradiation. The results showed that the addition of MWCNTs enhanced the adsorption and photocatalytic activity of TiO₂ for the degradation of azo dyes K-6G and MB 7. The effect of MWCNTs content, catalyst dosage, pH, and initial dye concentration were examined as operational parameters. The kinetics of photocatalytic degradation of two dyes was found to follow a pseudo-first-order rate law. The photocatalyst was used for seven cycles with photocatalytic degradation efficiency still higher than 98%. A plausible mechanism is also proposed and discussed on the basis of experimental results.     

P123对rGO/m-TiO2薄膜微观结构及光催化性能的影响

以自制氧化石墨烯（GO）分散液和加入一定量三嵌段共聚物PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀（P123）模板剂的TiO₂前驱体溶胶为原料,用交替浸渍-提拉结合热处理和紫外灯辐照还原法在玻璃基底上制备还原氧化石墨烯/介孔TiO₂（rGO/m-TiO₂）多层膜.通过X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积（BET）对多层膜进行表征分析.研究了模板剂P123加入量对多层膜的晶体结构、比表面积、形貌、孔径分布情况、吸附性能、光催化性能的影响.分别在紫外光及太阳光下评价rGO/m-TiO₂多层膜对土霉素（OTC）的光催化降解效果;在紫外光条件下,研究了多层膜对OTC的光催化降解机理.结果表明：P123的引入不会引起TiO₂晶体结构的变化;适量P123的引入可以优化多层膜的孔结构,增大比表面积、提高其吸附性能,进而提高薄膜的光催化性能;rGO/TiO₂（5wt% P123）薄膜60min对OTC的吸附率达51.2%,紫外光照射135min,降解率达到90.9%;太阳光照射50min,降解率达到91.5%.在降解OTC过程中,羟基自由基（·OH）起主要作用,路径以与·OH相关的羟基化反应和仲羟基氧化反应为主.     

压电光催化环境污染控制研究进展

光催化氧化技术具有操作简单、反应条件温和、清洁无二次污染等优点,已被广泛应用于各类污染物的去除.但是,低电荷载流子迁移率和电子空穴对的快速复合是限制光催化效率的关键问题.尽管通过掺杂、复合等方法能改善光催化氧化性能,但是在光催化材料的电子空穴对的分离效率仍然不高.为了解决这个问题,近年来越来越多的研究将极化电场的理论引...     

原位红外光谱法研究CdS-TiO_2/MWCNTs可见光光催化降解气相甲苯

通过原位红外光谱技术研究了可见光下甲苯在CdS-TiO2/MWCNTs（多壁碳纳米管）和CdS-TiO2光催化剂表面的吸附、光催化降解过程,并考察了水汽对光催化反应的影响.结果表明,在吸附过程中甲苯在CdS-TiO2和CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂表面就能被氧化成苯甲醛、苯甲酸等中间产物,水汽的存在有利于提高光...     

叶蜡石在环境污染治理中的应用与进展

叶蜡石是一种具有吸附活性的天然黏土矿物材料,在环境污染治理中具有发展潜力。论述了叶蜡石的吸附机理,介绍了叶蜡石处理废水中酚、有机染料、腐植酸、噬菌体等有机污染物和氰化物、氟化物、重金属、有毒金属、放射性核素等无机污染物的效果。研究表明:天然叶蜡石对工业废水中的部分有机污染物去除率较低,而经改性后可明显提高吸附效果;叶蜡石可以作为吸附过滤材料去除水中的病毒、细菌及有毒物质等。目前,叶蜡石主要应用于污水处理,在废气及固体废物处理方面的研究还相对匮乏,并且在吸附效果、最佳吸附条件和吸附机理等方面有待深入研究。     

Roles of manganese oxides in degradation of phenol under UV-Vis irradiation: Adsorption, oxidation, and photocatalysis

The effect of crystal structure on photocatalytic activities of manganese oxides and underlying reaction mechanism were investigated.     

活性炭非均相活化不同过硫酸盐降解偶氮染料酸性橙Ⅱ

研究了颗粒活性炭非均相活化过二硫酸盐和过一硫酸盐对水中偶氮染料酸性橙Ⅱ的降解效果。考察了过硫酸盐投加量、活性炭投加量、溶液初始pH值和无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解率的影响,探究了不同过硫酸盐对染料降解效果差别的原因。结果表明:投加过二硫酸盐比过一硫酸盐的效果更好,偶氮染料浓度为20 mg/L,溶液中过n（PS）∶n（AOⅡ）为200∶1时降解率最高;颗粒活性炭投加量的增加有利于染料的去除,溶液处于酸性条件下染料降解率高于碱性条件,无机阴离子对酸性橙Ⅱ降解有抑制作用,产生于活性炭表面的自由基对染料的降解具有重要作用。     

TiO2可见光降解水中污染物的研究进展

介绍了TiO2光催化降解水中污染物的作用机理,综述了实现TiO2可见光进行光催化降解水中污染物的方法,包括金属掺杂、非金属元素掺杂、半导体复合、表面光敏化等TiO2光催化剂的改性方法及光催化反应器的研制等,指出TiO2光催化是一种可以充分利用太阳能,具有很大发展潜力的水处理方法。     

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.      

光催化氧化与生物氧化组合技术对染料化合物降解研究

将多相光催化氧化法与生物氧化法相结合，探讨两种组合技术对染料化合物的降解。实验选用100ppm的甲基橙和典型实验溶液，适当配以一定浓度范围的生活污水，以保证生物菌种的生存条件。实验结果证明先生物氧化、后光催化氧化是一种比较好的组合方式，24h生物氧化，溶液COD去除达69．68％，色度去除达22．39％，随后光催化氧化1h，COD去除达84．65％，色度去除达91．31％。由此说明，这种组合方式可以体现出两种反应的互补性，尤其对生化处理后的残留色度有明显的改善。     

高级氧化技术机理及在水处理中的应用进展

综述了近年来发展迅速的高级氧化技术，主要包括Fenton法、臭氧氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、纳米光催化氧化法电化学催化降解法及超声降解法等。介绍了各种高级氧化技术的基本原理及在废水处理中的应用进展，并对其特点进行了评述。     

吸附——光催化氧化法处理四环素废水

以含ZnO,TiO2等无机半导体的沸石作为吸附剂和光催化剂，采用高压汞灯为光源对四环素溶液进行了处理。通过正交实验，考察了pH，光照时间，光照面积，沸石用量、初始浓度对四环素的影响，从实际应用出发，得出影响四环素降解的各因素的最佳取值及影响显著性次序。结果表明，pH对四环素分解影响最显著。该实验结果有助于制药工业废水的光催化处理研究以及新型复合水处理剂的开发与利用。     

生物炭孔径结构-氮缺陷与四环素降解的相关性

制备了具有不同孔径结构和氮缺陷的生物炭材料,通过吸附、过硫酸盐高级氧化(催化)两种反应体系获得的动力学数据,结合氮气吸脱附测试、X射线光电子能谱、拉曼光谱、电子顺磁共振测试等表征手段,系统并深入分析了孔径结构-氮缺陷与典型抗生素污染物(盐酸四环素)降解的相关性.结果表明,孔径结构中与降解过程线性相关性最大的是介孔面积,相关系数(R²)高达0.9804,其次是总比表面积.而元素中与降解过程线性相关性最大的为氮元素,特别是石墨氮(R²为0.9766)及吡啶氮(R²为0.9596).此外,吸附、催化两个反应体系中孔径结构的相关性规律基本一致,但氮元素,尤其是石墨氮和吡啶氮,在催化体系中的R²大于吸附.通过淬灭实验、电子顺磁共振测试、线性扫描伏安法及拉曼测试等分析发现,该催化过程主要是以单线态氧为主的非自由路径.本研究为过硫酸盐高级氧化系统中生物炭基催化材料的制备明确了思路:对于盐酸四环素这类抗生素的降解可制备具有高介孔面积、高比表面积及富氮元素,特别是石墨氮及吡啶氮的生物炭材料.     

聚苯胺/TiO2-SiO2复合催化剂去除空气中甲醛的研究

为提高空气净化效果,研究了聚苯胺(PANi)/TiO2-SiO2复合催化剂对甲醛的吸附和协同光催化作用.考察了TiO2-SiO2涂敷层数、PANi浓度和不同酸(有机酸、盐酸)掺杂对紫外光催化氧化甲醛的影响,以及PANi/TiO2-SiO2在可见光下去除甲醛的效果.结果表明,复合聚苯胺的存在使吸光范围拓展到可见光区,提高了对甲醛的吸附.涂敷3层TiO2-SiO2、吸附浓度0.26g/L的PANi溶液所得复合催化剂紫外光催化效果最好,与没有PANi的催化剂相比,使甲醛去除率提高2倍.有机酸掺杂比无机酸掺杂的PANi复合催化剂紫外光催化甲醛的初期反应快,但最终甲醛的去除率相同.PANi/TiO2-SiO2具有显著的可见光催化氧化去除甲醛的活性,对低浓度甲醛氧化去除速率更快.