稀土掺杂纳米TiO2光催化的研究进展

综述了近年来稀土掺杂纳米TiO2的研究进展，对其掺杂机理以及掺杂对TiO2晶型、晶粒、光谱响应范围、光催化活性等方面的影响进行了论述，并对今后的研究方向作了展望。     

溶胶-凝胶工艺制备掺铅TiO_2纳米薄膜及其光催化性能的研究

通过ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺在玻璃表面制得了均匀透明的掺铅和未掺铅ＴｉＯ２纳米薄膜；在宏观上，膜层表面光滑平整；在微观上，ＴｉＯ２薄膜由ＴｉＯ２球形颗粒组成，其颗粒大小在５０～１５０ｎｍ范围内。掺铅ＴｉＯ２镀膜玻璃在紫外光附近的透光率明显小于未掺铅ＴｉＯ２镀膜玻璃的透光率，这说明掺铅ＴｉＯ２镀膜玻璃对紫外光具有明显的吸收。敌敌畏水溶液的光摧化降解实验表明，掺铅ＴｉＯ２镀膜玻璃对有机磷农药的光解率明显高于未掺铅ＴｉＯ２镀膜玻璃的光解率。这为进一步提高ＴｉＯ２的光催化效率开辟了新的途径。     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

Ce/TiO2/g-C3N4异质结的制备及光催化降解PFOA反应机制

采用溶胶凝胶-超声混合法制备了铈/二氧化钛/石墨相氮化碳（Ce/TiO₂/g-C₃N₄）异质结催化剂，通过透射电子显微镜（TEM）、X-射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等表征了复合材料的结构、晶相、活性基团和光吸收性能，并考察了可见光下该催化剂对模拟全氟辛酸（PFOA）废水的降解效果.结果表明，Ce/TiO₂/g-C₃N₄分散性好，粒径小于20 nm，金属Ce的掺入及TiO₂/g-C₃N₄异质结的生成，有效抑制了光生电子和空穴对的复合，使复合光催化剂禁带宽度减小，光吸收范围增大，光催化性能得到明显提升.在pH值为2，PFOA浓度为4 mg·L^-1，催化剂投加量为1 g·L^-1的条件下，可见光照射180 min后，可降解94.4%的PFOA，脱氟率为38.6%.降解过程符合准一级反应动力学，速率常数为0.522 h^-1.通过HPLC-MS分析降解产物，同时结合氟元素物料平衡的计算结果，认为降解机制主要是以阴离子形式存在的PFOA吸附至表面带有大量正电荷的催化剂表面后，在光生空穴和活性自由基的作用下，以自由基机理逐步脱去CF₂生成短链的PFCAs，同时生成氟离子.     

La/Fe共掺杂TiO2纳米管阵列光催化降解制糖废水

利用阳极氧化法在0.5％(质量分数)HF电解液中20V电压下,对抛光处理过的钛片进行阳极氧化20 min,制得有序的TiO2纳米管阵列.同时,以甲基橙为目标降解物,20 W紫外灯(λ=253.7 nm)为光源,探讨了制备La/Fe掺杂TiO2纳米管阵列的最优工艺条件,并利用SEM、XRD对La/Fe掺杂前后TiO2纳米...     

剩余污泥高温好氧消化及其影响因素

为考察污泥高温好氧消化(TAD)的效能及其影响因素,通过自制的高温好氧消化反应器,研究TAD对有机物的去除、消化液的成分以及污泥停留时间(SRT)、曝气量等影响因素,结果表明:高温好氧消化对污泥的稳定效果较好,在温度55℃,SRT=8d条件下,VS去除率均高于42%,粪大肠杆菌数120～600MPN/gTS,回用安全性较高。在实验中发现,TAD中氮的去除率相当低,由于高温对硝化作用的抑制,使氮氨不能进一步转化为硝态氮。高温好氧消化的污泥停留时间为7～8d较适宜,当适当降低曝气量,使DO为0.3～1.0mg/L时,也能够达到满意的VS去除效果,同时节约能耗。     

Visible-light-driven heterostructured g-C3N4/Bi-TiO2 floating photocatalyst with enhanced charge carrier separation for photocatalytic inactivation of Microcystis aeruginosa

• Bi doping in TiO₂ enhanced the separation of photo-generated electron-hole. • The performance of photocatalytic degradation of MC-LR was improved. • Coexisting substances have no influence on algal removal performance. • The key reactive oxygen species were h⁺ and ^•OH in the photocatalytic process. The increase in occurrence and severity of cyanobacteria blooms is causing increasing concern; moreover, human and animal health is affected by the toxic effects of Microcystin-LR released into the water. In this paper, a floating photocatalyst for the photocatalytic inactivation of the harmful algae Microcystis aeruginosa (M. aeruginosa) was prepared using a simple sol-gel method, i.e., coating g-C₃N₄ coupled with Bi-doped TiO₂ on Al₂O₃-modified expanded perlite (CBTA for short). The impact of different molar ratios of Bi/Ti on CBTA was considered. The results indicated that Bi doping in TiO₂ inhibited photogenerated electron-hole pair recombination. With 6 h of visible light illumination, 75.9% of M. aeruginosa (initial concentration= 2.7 × 10⁶ cells/L) and 83.7% of Microcystin-LR (initial concentration= 100 μg/L) could be removed with the addition of 2 g/L CBTA-1% (i.e., Bi/Ti molar ratio= 1%). The key reactive oxygen species (ROSs) in the photocatalytic inactivation process are h⁺ and ^•OH. The induction of the Bi⁴⁺/Bi³⁺ species by the incorporation of Bi could narrow the bandgap of TiO₂, trap electrons, and enhance the stability of CBTA-1% in the solutions with coexisting environmental substances.     

Ag–TiO2 doped photo catalytic degradation of Procion blue H-B dye in textile washwater

The photocatalytic degradation of Procion blue H-B dye in biodegraded textile washwater has been investigated for the complete removal of color and maximum reduction of chemical oxygen demand (COD). Pseudomonas putida was utilized for obtaining biodegraded textile washwater. In this process, silver-doped TiO₂ photocatalyst was prepared and experiments were carried out to study the effects of UV and mercury lamp irradiations on COD reduction and removal of color. The thus prepared silver-doped TiO₂ catalyst was characterized by thermogravimetric and differential thermal analysis, UV-visible spectrometer, X-ray diffraction, scanning electron microscope, energy dispersive X-ray microanalysis, and BET surface area techniques. Adsorption studies were also carried out to evaluate the fitness of isotherm models. The results show that the silver-doped TiO₂ has enhanced the photodegradation of Procion blue H-B dye under UV and mercury lamp irradiations. The enhanced activity of silver-doped TiO₂ is due to the enrichment of electron–hole separation by electron trapping of silver particles.     

硼掺杂介孔炭吸附四环素的效能与机制

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料（B-CSC）用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪（BET）、场发射扫描电镜（SEM）、X射线光子能谱仪（XPS）、拉曼光谱仪（Raman）以及Zeta电位仪（Zeta）对其微观结构及物化性质进行了表征分析.系统考察了初始pH值、不同金属阳离子以及不同背景水质条件对其吸附效果的影响.结合材料表征与相关分析等对其强化吸附机制进行了深入讨论与分析.结果表明,一步热解能够将硼掺入椰壳炭的表面及晶格,导致其拥有更大的比表面积和孔体积,引入硼的形态主要是H₃BO₃、B₂O₃、B和B₄C.B-CSC对四环素的吸附量达到297.65 mg·g^-1,是原始椰壳介孔炭（CSC）的8.9倍.同时,B-CSC对于水环境中常见污染物罗丹明B（RhB）、双酚A（BPA）和亚甲基蓝（MB）的吸附量分别高达372.65、255.24和147.82 mg·g^-1.B-CSC对四环素的吸附过程是物理化学作用共同主导的,主要涉及液膜扩散、表面吸附、介孔与微孔内扩散和活性位点吸附,H₃BO₃是其主要吸附位点.吸附强化机制主要是硼掺杂降低了其碳网络的化学惰性,增强了其与四环素分子的π—π相互作用和氢键作用.     

不同材料负载Ani/TiO2光降解印染废水

使用常见的工业材料:玻璃、铝片和镍网为载体,苯胺(Ani)作为氮掺杂剂,通过溶胶-凝胶法,制备了不同材料负载Ani/TiO2,并研究其在降解以酸性品红模拟的印染废水的光催化氧化性能。结果表明,玻璃、铝片和镍网负载Ani/TiO2最佳N/Ti值分别为0.250、0.040和0.040,并验证了N掺杂TiO2在日光利用方面的优势,提高了光催化剂的实际应用性;最佳pH值均为6～8;最佳处理初始浓度分别为10、12和12 mg/L;其光催化活性都会随着溶液深度的增加而降低;氧化剂硝酸铁的最佳投加浓度均为0.5×10-5到1.0×10-5mol/L;综合来看,玻璃负载Ani/TiO2的活性最高,铝片负载Ani/TiO2次之,镍网负载Ani/TiO2最差。