纳米材料在环境保护中的应用与发展

综述了纳米材料的环保功能以及其在环境保护中的应用，并列举了近年出现的纳米环保产品，提出了纳米材料在环保应用中存在的问题。     

IL/GO/88A的制备及其对四环素的光催化降解性能

使用离子液体(ILs)辅助生长新型光催化材料IL/GO/88A用于降解四环素(TC),使用XRD、FTIR、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EIS等方法分别对催化材料进行了表征分析,考察了催化剂投加量、pH、TC浓度对TC降解的影响。该复合材料表现出高效的TC降解效率。在催化剂投加量为0.30 g·L⁻¹、pH为5.7、TC溶度为10 mg·L⁻¹的条件下,光照180 min后,IL/GO/88A对TC的去除率达到95.7%。催化剂在重复利用3次后仍能保持稳定的性能。此外,阐明了吸附-光催化协同机理,并推断·OH、h⁺是主要的活性物种。本研究结果对开发高效MOFs光催化复合材料并用于处理含四环素废水提供了新思路。     

光催化剂AgBr/Ag2MoO4@AgVO3的结构表征及其抗菌防污性能

目的制备新型的光催化复合材料,提高其光催化性能。方法通过水热法和原位生长法制备不同摩尔比的AgBr/Ag_2MoO_4@AgVO_3光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等一系列手段对所制备的光催化剂进行表征,并以可见光为光源,有机污染物罗丹明B(RhB)为降解对象,进行光催化活性测试,考察不同复合量的光催化剂对反应活性的影响。同时,以铜绿假单胞菌细胞、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为模式菌,进行抗菌试验考察光催化剂的杀菌性能。结果该复合材料通过AgVO_3的(501)晶面、Ag_2MoO_4的(311)面和AgBr的(200)晶面紧密连接。在罗丹明B(RhB)溶液中加入该复合材料,120 min内降解率达到了94.9%,而纯AgVO_3的降解率为7.8%,说明复合后的材料光催化性能明显提高。此外,在光催化杀菌实验中,超过99.99%的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌细胞均在90 min内被杀死。结论复合后的AgBr/Ag_2MoO_4@AgVO_3异质结光催化剂具有优异的光催化降解性能、杀菌性能和稳定性,该催化剂对于环境污染的治理以及海洋杀菌防污处理都起到一定的作用。     

壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B动力学研究

采用仿生矿化法制备了壳聚糖/纳米CdS复合颗粒光催化剂,并用于可见光光催化降解猩红B染料模拟废水,研究了猩红B初始浓度、pH、催化剂投加量和催化剂重复使用次数等因素对猩红B光催化降解的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,壳聚糖能有效负载CdS纳米微晶.采用Langmuir-Hinshelwood模型描述壳聚糖/纳米CdS复合颗粒可见光光催化降解猩红B反应动力学行为,在猩红B初始质量浓度较低(≤20 mg/L)时,光催化降解过程符合假一级动力学方程.降低猩红B初始浓度和溶液pH都可显著增大光催化降解速率常数;催化剂投加量小于0.7 g/L时,光催化降解速率随其增加而增大,但催化剂投加量过大会使光催化降解速率减小;催化剂重复使用第5次时,猩红B光催化降解速率常数仍为第1次使用时的63.4%.     

制备ZnO/CdS/Au异质结用于可见光催化降解低浓度甲醛

采用水热法和化学浴沉积法制备了ZnO/CdS/Au异质结光催化剂,用于可见光下室温去除低浓度甲醛。通过XRD、SEM、TEM、XPS、UV、PL、PEC、EIS等手段对ZnO/CdS/Au异质结光催化剂的光学性能、光电性能进行表征。结果表明,Au负载的ZnO/CdS纳米棒组成的微米花状结构中,异质结和金属等离子体效应能拓宽光谱吸收范围,抑制半导体缺陷发光,促进光吸收以及光生电子空穴的分离和迁移;所制备的ZnO/CdS/Au异质结光催化剂对甲醛的去除具有优异性能,室温下2 h即可将反应舱内低质量浓度甲醛(1.25 mg·m⁻³)降至0.025 mg·m⁻³以下,且经过8次重复使用后催化剂活性没有明显下降。此外,影响甲醛去除的因素,如催化剂种类、光照波长、甲醛初始质量浓度、相对湿度也进行了研究和探讨。该研究结果对低浓度甲醛的室温去除具有理论指导意义。     

Ce掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及降解甲醛的研究

介绍了溶胶-凝胶法制备Ce离子掺杂纳米TiO2的工艺流程.采用X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度法(UV-Vis)等方法表征了Ce掺杂TiO2的相组成、紫外可见漫反射率与掺杂量的关系.结果表明,掺杂的TiO2在520℃、650℃焙烧2 h呈锐钛矿结构,在520℃焙烧2 h的TiO2的晶粒尺寸大约为20 nm,而掺杂Ce后其晶粒尺寸均减小,大约为12nm.UV-Vis吸光度分析表明,掺Ce后吸收带边明显发生红移,但随着Ce掺杂浓度的增大,其对可见光的吸收影响不大.光催化降解反应表明,未掺杂Ce的TiO2反应2 h后对甲醛的没有降解作用,而Ce掺杂TiO2反应2 h后甲醛降解率达15%.     

微波无极灯：一种具有前景的高效光催化光源

微波无极灯具有制造容易、价格低廉、能耗小和光强大等优点.作为光催化氧化的光源时,由于微波的协同作用可有效提高光催化活性,并能简化反应器.从发光机理、微波协同作用、优缺点和影响因素等方面,对微波无极灯在光催化领域的研究进行详细阐述.     

太阳光/NiFe-Bi-XY异质结催化剂/过一硫酸盐体系对四环素的降解性能及机理

近年来,尖晶石型铁氧体在光催化领域展现出良好的应用前景,但其团聚作用会影响催化效果,构建异质结结构可以有效提高催化效率。通过自组装法合成了一系列Bi₂WO₆/NiFe₂O₄ p-n型异质结催化剂(NiFe-Bi-XY),并将其应用于去除水体中的四环素污染物。在太阳光/NiFe-Bi-73/过一硫酸盐(PMS)体系中,在反应30 min时对20 mg·L⁻¹四环素溶液的去除率可以达到91.1%,矿化率可以达到56.3%,所构建的反应体系在碱性环境中依然保持着对四环素良好的去除效果。通过XPS价带谱、禁带宽度计算、Mott-Schottky和ESR测试证明NiFe-Bi-XY形成了p-n型异质结结构。在所构建的体系中,四环素的降解主要是通过光催化和非光催化降解2种途径共同实现的。淬灭实验结果表明,·O₂⁻和¹O₂是降解四环素的主要活性物种。以上研究结果可为合成高效的二元异质结催化剂,并将其用于环境修复提供参考。     

锰掺杂硫化锌量子点LED蓝光灯光催化还原六价铬

通过共沉淀法合成了锰掺杂硫化锌量子点(ZnS∶Mn QDs),该催化剂可在450 nm LED蓝光灯下光催化还原Cr(Ⅵ)。采用TEM、XRD、PL分别对ZnS∶Mn QDs的形貌、物相和发光特性进行了表征,结果表明：ZnS∶Mn QDs的尺寸小于10 nm;Mn掺杂没有改变ZnS的晶体结构;ZnS在掺杂Mn后,可在598 nm处产生橘黄色荧光。UV-vis表征结果显示,与纯ZnS相比,ZnS∶Mn QDs具有更强的光吸收能力。考察了不同因素对光催化效果的影响。结果表明,Mn掺杂浓度3%较为合适,酸性pH有利于光催化反应。当Cr(Ⅵ)浓度为25 mg·L⁻¹,pH为5.8时,光催化25 min后Cr(Ⅵ)去除率为99%。与其他光催化剂还原Cr(Ⅵ)相比,ZnS: Mn QDs使用低能耗LED灯作为光源,催化速率高,且能够吸附还原产物Cr(Ⅲ)。探究了光催化机理,发现在450 nm光激发下,Mn²⁺自身能级⁴T₁→⁶A₁发生跃迁产生光生电子,Cr(Ⅵ)捕获光生电子被还原,价带上余留的空穴参与水的氧化。结合表征结果,ZnS可通过掺杂Mn离子改善光吸收能力提高光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。