F-对弱吸附间苯二酚光催化降解效率的提升:游离·OH的作用

传统的光催化降解机制认为是光激发产生的氧化活性物质优先对吸附在催化剂表面的污染物分子进行降解,因此,弱吸附性有机物难以接触到光催化剂并发生降解.为探究提升弱吸附有机物光催化降解的机理,本文构建了一个高暴露{001}晶面TiO_2({001}-TiO_2)降解弱吸附间苯二酚(RE)的光催化体系.实验结果表明,所制备的{001}-TiO_2具有强亲水性,并能提供大量的F~-吸附位点.RE在{001}-TiO_2表面的吸附能力很弱,并且光催化降解效果很差.F~-的加入可使RE的光催化降解速率提升近3倍.通过自由基猝灭实验发现,RE的降解主要取决于溶液中游离羟基自由基(·OH)的作用,由于F~-能与{001}-TiO_2亲水表面的羟基及·OH形成强烈的竞争吸附,从而使·OH游离到溶液中氧化降解RE.EPR测试进一步证实了F~-不仅可以促使TiO_2产生更多的游离·OH,同时也能激发产生更多超氧自由基(·O~-_2),推测·O~-_2主要由有效分离的光生电子与O_2或·OH反应生成.综上,本研究明确了游离·OH对弱吸附RE的光催化降解效率起决定作用,F~-促使游离自由基产生的机制可为弱吸附有机污染物的降解提供新思路.     

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.     

利用碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列实现同时降解甲基橙和产氢

本研究结合阳极氧化和超声辅助沉积的方法合成碳氮共掺杂的二氧化钛纳米管阵列,并采用XRD、FESEM、UV-vis、XPS等技术对材料进行表征.光电化学(PEC)体系中,碳氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列作为阳极,甲基橙溶液作为光电催化氧化的对象,对光催化剂的氧化性能进行了考察,与此同时,在阴极实现光解水产氢,最终在PEC体系中实现同时降解甲基橙和产氢.XRD、FESEM、UV-vis、XPS及TEM等表征结果表明,碳氮成功地掺入到了二氧化钛纳米管阵列中,并未破坏其多孔有序的结构,而且比二氧化钛纳米管阵列具有更高的光催化活性.光电催化降解甲基橙的实验当中,在酸性溶液条件下,二氧化钛纳米管阵列的催化氧化效率较高,降解效率达到了100%,其速率常数为2.3×10-3s-1(p H=4),同时也具有较高的产氢速率(0.95 mmol·h-1),因此,该实验体系在光电催化降解污水中的有机污染物同时产氢方面有应用前景.     

锰掺杂二氧化钛降解4-硝基苯胺试验研究

在光催化反应器中,以紫外光为光源,直流电场作为推动力,溶液中提供足够量的溶解氧,掺杂锰的二氧化钛电极作为正极,不锈钢网电极作为负极,考察了紫外光强、电压、溶解氧等参数对浓度为50 mg/L 4-硝基苯胺的降解效率的影响程度。实验结果表明:在紫外光强度为1 000μW/cm2,电压24 V,DO值8 mg/L条件下,锰掺杂的二氧化钛对4-硝基苯胺废水的光催化降解效果最佳。当光催化装置运行达到1.5 h左右,废水中4-硝基苯胺去除率可高达99.2%,COD去除率高达78.8%,TOC去除率高达80.3%,经处理后的4-硝基苯胺废水可实现达标排放。     

光-Fenton/TiO2催化氧化法降解酸性红B的研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备TiO2,将TiO2与Fenton试剂联合用来处理酸性红B模拟废水,研究了在紫外光条件下的降解效果,确定最佳反应条件.实验结果表明,采用TiO2与Fenton试剂联合的方式对酸性红B染料废水进行处理,其降解效果明显优于单一使用TiO2和Fenton法的处理方式.对于初始浓度为100 mg/L的酸性红B模拟染料废水,在TiO2投加量为1 g/L,pH为3,Fe2+为0.15 mmol/L,H2O2为1mmol/L,UV光照时间为60 min时,脱色率可达最佳.     

天然斜发沸石负载TiO2的光催化性能

为了研究以天然斜发沸石负载TiO₂制备光催化剂,以对甲基橙溶液的光催化降解为光催化功能检验,太阳光为光源,对催化剂的合成条件及其催化活性的影响因素进行了探讨用脱色率及COD去除率对催化剂进行了性能评价,以XRD、IR及比表面积对样品进行了表征研究结果表明:由钛酸四丁酯与斜发沸石复合制备的催化剂在120℃下干燥6h后经200℃焙烧具有最大的光催化活性;甲基橙溶液的降解率随着TiO₂/沸石、外加氧化剂H₂O₂的增多而增大,但过量的H₂O₂也会抑制沸石载TiO₂的光催化活性;甲基橙溶液的pH值为2～5时具有最大的降解性.     

纳米隔热涂料用纳米TiO2的表面改性研究

以硅烷偶联剂为改性剂,通过实验研究了纳米TiO2有机化表面改性的影响因素。结果表明,硅烷偶联剂用量为15%、二氯甲烷作为溶剂、改性时间为2h,改性后的纳米TiO2的表面由亲水性转变为亲油性,并能较好地分散于甲苯中,能满足纳米隔热涂料的制备。     

固定化改性TiO2光催化消毒性能与机理研究

发展中国家农村地区饮用水普遍存在着微生物超标问题，太阳光消毒法(SODIS)是实现饮用水微生物控制、提高当地居民饮水质量的潜在技术.目前，SODIS法存在光照利用率低的问题，消毒效果完全依赖于环境温度与光照强度，仅在低纬度地区晴朗天气环境下效果较好.本研究通过材料改性强化TiO2光催化性能，利用固定化技术提升催化剂的循环利用效率，开发了固定化改性TiO₂光催化消毒用技术，克服了上述SODIS法的缺陷.本研究采用水热法分别合成了暴露(001)或(101)晶面的锐钛矿相二氧化钛，暴露(110)面的金红石相二氧化钛以及不暴露特定晶面的锥形混晶相二氧化钛.通过与对照标准品比较在光照下灭活耐热大肠杆菌速率后发现，晶体类型对灭活速率的影响顺序为晶相>暴露晶面>晶粒形状.XRD、SEM、UV-vis、XPS价带谱、Zeta电位、ICP-MS等表征结果表明，催化剂的较高价带位置与表面电位在消毒过程中起主导作用，尖锐棱角形貌起次要作用.将001-TiO₂粉末样品固定化后，减少了循环使用中的催化剂损失，经处理水中细菌残留率仅为0.4%，优于已报道的固...