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。     

La2O3纳米颗粒对水溶液中As (Ⅲ)的吸附

以十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）为表面活性剂,采用共沉淀法制得La₂O₃纳米颗粒。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和比表面积分析仪（BET）对La₂O₃纳米颗粒进行分析。采用批实验考察了溶液pH、典型阴离子和离子强度等因素对La₂O₃纳米颗粒吸附溶液中As （Ⅲ）的影响,并对吸附动力学、吸附等温模型及吸附机理进行研究。结果表明:添加质量分数为0.2%的CTMAB时制得的La₂O₃对As （Ⅲ）的吸附效果最好。当溶液pH为5~9时,As （Ⅲ）去除率较高,可达85.36%。溶液中共存的SO2-₄和CO2-₃对As （Ⅲ）的吸附影响较小,而SiO2-₃和PO₄3-增加到10 mmol/L时,As （Ⅲ）去除率从85.36%分别降低至39.14%和25.36%。离子强度对As （Ⅲ）的吸附影响较小,表明该吸附过程为内层吸附。La₂O₃纳米颗粒对As （Ⅲ）的吸附符合伪二级反应动力学和Langmuir吸附等温模型,表明该吸附为单分子层吸附,理论最大吸附量为45.5 mg/g。La₂O₃纳米颗粒吸附As （Ⅲ）的机理分析为La₂O₃表面羟基化后产生的羟基基团La—OH与As （Ⅲ）反应生成单齿或双齿络合物,从而将As （Ⅲ）从水溶液中去除。     

铟掺杂PbO2电极制备及电催化降解强力霉素

采用电沉积技术制备了铟掺杂PbO₂电极 （In-PbO₂）. 利用扫描电子显微镜 （SEM）、X射线衍射 （XRD）、循环伏安 （CV）、极化曲线 （LSV）、强化寿命试验和荧光光谱分析了铟掺杂对电极物理、电化学性能的影响,并考察了铟掺杂PbO₂电极对强力霉素模拟废水的电催化降解能力.结果表明,与未掺杂PbO₂电极相比, In掺杂后PbO₂电极表面更加平整致密,裂纹数量减少,晶粒明显细化,比表面积增加,产生羟基自由基的能力增强.当掺杂量为2g/L,制备的电极电化学性能最高,析氧电位最高（1.73V）,电极强化寿命从84h提高到148h.电解150min后,强力霉素降解率、TOC去除率、矿化电流效率（MCE）分别为98.2%、30.4%和3.01%,优于未掺杂PbO₂电极（90.1%、26.4 %、2.63%）.     

水热超声合成铈掺钒钨钛低温脱硝性能研究

文章采用水热法成功合成钛基钒系催化剂(V_4W_5Ti),通过超声浸渍合成铈掺杂钛基钒系催化剂(Ce_(10)V_4W_5Ti),用稀硫酸进行预处理合成Ce_(10)V_4W_5Ti-pre-H_2SO_4,对其脱硝能力及抗水抗硫性能进行探究。考查了不同催化剂在200℃下的脱硝性能;水分、SO_2及氨氮比对脱销效率的影响。XRD结果证明水热法合成后的催化剂的主要晶型为锐钛矿。脱硝及抗水抗硫实验结果表明:Ce_(10)V_4W_5Ti-pre-H_2SO_4的NOx转化效率最高,200℃反应温度下可达85.7%;Ce_(10)V_4W_5Ti抗水抗硫性能最佳,同时加入10%H_2O和1 000×10-6SO_2后,NOx转化效率下降9.8%;当氨氮比1时,氨氮比越高,NO_x转化效率越高。该研究利用水热法和超声辅助负载相结合,进一步增强了催化剂在低温下脱销及抗水抗硫性能,可为其在环境污染控制领域的优化应用提供思路及参考。     

Ti(IV)与铜离子共掺杂的羟基磷灰石薄膜弱紫外光杀菌研究

采用共沉淀水热合成和离子交换的方法,制备了钛与铜离子共掺杂的羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2:HAP)(HAPTiCu),以大肠杆菌为目标物,研究了不同材料负载的多孔镍网薄膜在弱紫外光下的杀菌活性.结果表明,HAPTiCu在弱紫外光下具有高效杀菌效率,并远远高于HAPTi和P25TiO2薄膜.这主要是铜离子的抗菌与光催化分解细菌的协同作用的结果.电子自旋共振(ESR)研究表明杀菌反应的主要活性物种是O-2·.HAPTiCu薄膜释放的铜离子在光催化杀菌反应过程中,被光催化还原沉积在表面,导致了较低的铜离子溶出,从而保证了材料的稳定性.     

纳米ZnO光催化材料的掺杂改性研究进展

纳米ZnO光催化材料的研究进展迅速,其光催化性能已接近或超过商业生产中用到的TiO_2材料(Degussa P25),而且它相比TiO_2材料更易于掺杂、更易刻蚀、在等离子体中稳定性好,未来有望在水污染治理和环境保护领域取代TiO_2光催化剂。概述了纳米ZnO光催化材料的制备、性能和掺杂改性研究进展,对纳米ZnO光催化材料的研究趋势进行了展望。     

N或F掺杂LN-ZnTiO_3吸收光谱的理论研究

通过第一性原理的方法,计算了N或F掺杂LiNbO_3结构ZnTiO_3(LN-ZnTiO_3)的掺杂形成能和吸收光谱。计算结果表明,F或N高浓度的掺杂有利于促进LN-ZnTiO_3对红外光或可见光的吸收。态密度计算分析表明N掺杂LN-ZnTiO_3在费米能级附近处形成了N-p轨道和O-p轨道小峰,这有利于实现从O-p轨道和N-p轨道向Ti-d轨道的跃迁,可以促进对可见光的吸收。F掺杂LN-ZnTiO_3费米能级上移,费米能级附近O-p轨道和Ti-d轨道的跃迁明显,可促进红外光的吸收。     

吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.     

N掺杂NaTaO_3的低温合成方法及光催化性能研究

以Ta2O5和NaOH为起始原料,三聚氰胺(C3N6H6)为氮源采用改进的高温固相法制备了N掺杂NaTaO3(NaTaO3-xNx)光催化剂,并以亚甲基为目标降解物,在紫外光下研究NaTaO3-xNx的光催化活性。实验结果表明:改进固相法能够在700℃下得到结晶度高、粒径大小均一的N掺杂的NaTaO3,且实验过程中不需要二次研磨,提高了NaTaO3-xNx在紫外光下的吸收活性。光催化活性的大小与N的掺入量有关,样品NaTaO2.961N0.039具有较高的光催化活性。而且,NaTaO3-xNx在光降解过程中非常稳定,500℃煅烧后可重复利用,是一种很有前途的光催化剂。