泡沫镍负载Pr-N共掺杂TiO2的制备及其光催化性能

以泡沫镍为载体,钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备Pr-N共掺杂TiO2光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、扫描电镜(SEM)对催化剂进行表征,结果表明,Pr和N的掺杂抑制了TiO2从锐钛矿晶型向金红石晶型的转变,提高了催化剂在可见光区的吸收能力。以孔雀石绿为目标模型化合物,利用正交实验得出当n(Pr)∶n(N)∶n(Ti)为0.0020∶0.2∶1、焙烧温度为400℃时制得的催化剂活性最高。同时,考察了Pr-N共掺杂、Pr掺杂、N掺杂及TiO2对孔雀石绿降解并利用傅立叶红外光谱对降解产物进行分析,实验表明,Pr-N共掺杂之后催化剂对孔雀石绿的降解率较改性之前提高了1.6倍。     

光纤传导可见光降解亚甲基蓝

针对浓度大、色度高的印染废水难以处理的情况,选用加入光纤的光催化体系进行研究。采用溶胶凝胶法制备了Ag+/TiO2粉体光催化剂,用固体紫外可见光谱、X射线衍射对其进行表征。选用亚甲基蓝溶液作为目标降解物,评价了Ag+/TiO2在可见光下的光催化活性。分别考察了加入石英芯侧光光纤与塑料侧光光纤反应体系下,催化剂量、光纤数量、光照强度和pH值等因素对亚甲基蓝降解实验的影响。结果表明,选用20 mg/L的亚甲基蓝,采用催化剂量为11.67 g/L,500根侧光光纤,300 W的外部光源,pH值约为11时,光催化降解效果最佳,均能达到90%以上。     

TiO2光催化复合分离膜对水中天然有机物的去除

在水源污染越来越严重、水质标准日益严格的背景下,超滤(UF)已逐渐成为替代饮用水常规处理技术的最佳选择之一。本研究中采用相转化法,将聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙二醇(PEG)和二氧化钛(TiO₂)共混制得光催化复合分离膜并对其进行扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线能谱仪(EDS)等相应的表征。比较了有无光照条件下,PVDF-PEG和PVDF-PEG-TiO₂膜对腐殖酸(HA)的截留和超滤过程中的膜污染情况。研究结果表明,TiO₂光催化复合分离膜能提高对水中天然有机物的去除并同时降低膜污染。紫外光照强度越强,PVDF-PEG-TiO₂膜的抗污染性能越好。另外,光催化能更有效地减少超滤初始浓度较低的腐殖酸溶液过程中的膜通量衰减。     

纳米片自组装原位N掺杂(BiO)2CO3分级微球的可控合成及其优异可见光催化性能

以二氰二胺和柠檬酸铋为原料,采用一步水热法合成原位N掺杂(BiO)2CO3纳米片自组装分等级微球结构。采用XRD、SEM、XPS、FT-IR、UV-Vis DRS和PL等对合成的材料进行表征,结果表明,不同二氰二胺加入量会对(BiO)2CO3的形貌结构、禁带宽度以及电子-空穴复合率产生显著影响。二氰二胺在水热过程水解柠檬酸铋,同时N原子原位掺杂进入(BiO)2CO3晶格。N掺杂使(BiO)2CO3的光响应范围大幅拓展至可见光,通过价带XPS获得了掺杂N元素减小(BiO)2CO3禁带宽度的证据。在可见光照射下,原位N掺杂(BiO)2CO3分等级微球结构表现出对液相罗丹明B和气相NO优异的可见光催化降解活性,高于N掺杂TiO2和C掺杂TiO2。研究结果对拓展N掺杂作用向非TiO2体系的转变具有重要意义。     

活性炭/铁氧化物复合材料催化降解水中的苯酚

为了获得优良催化性能和分离性的复合材料,通过采用化学共沉淀法,把活性炭和铁氧化物进行复合,制备得到活性炭/铁氧化物复合材料。利用非均相Fenton反应处理模拟苯酚废水,考察了不同因素对苯酚去除率的影响。结果表明,在100 mL 100 mg/L的苯酚模拟废水中,复合材料m=0.1 g,温度为35℃,H2O2投加量为3 mL,pH=3,苯酚的去除率达到99%以上。制备得到的活性炭/铁氧化物复合材料具有磁性,能通过简单的磁分离技术就能快速从溶液中分离出来。通过对复合吸附材料降解稳定性的研究,发现经过5次循环使用后,苯酚去除率均在93%以上,表明其具有良好的循环使用性能。     

Bi-Ti-O体系的制备、表征及性能

采用溶胶-活性炭浸渍法制备了Bi-Ti-O体系光催化剂,并以XRD、SEM、UV-Vis DRS对其进行表征。以在紫外光照射下对甲基橙的降解评价其光催化活性,分别考察了不同Bi/Ti比及煅烧温度的影响。实验表明,其光催化性能由粒径、吸光性能等共同影响。煅烧温度的提高使其在紫外区吸光性能有所下降,光催化活性相应降低。随着Bi含量的增加,在500℃时其禁带宽度有增加趋势,其形貌也发生了较大变化。而温度的升高,也使样品逐渐烧结团聚,降低了其光催化活性。在Bi/Ti比为5∶5和7∶3,煅烧温度为500℃时,由于Bi2O3、Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12三相共生共存,其混晶效应使得在紫外区的吸收明显增强,相应地提高了光催化活性。     

Eu掺杂ZnO光催化剂降解制药废水

以醋酸锌(Zn(CH3COO)2)和六水合硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)为主要原料,氢氧化钠(Na OH)为沉淀剂,聚乙二醇(PEG2000)为矿化剂,柠檬酸为p H调节剂,采用水热法制备Eu掺杂Zn O复合纳米棒光催化材料粉体。用制备的粉体对制药废水进行光催化降解实验,并研究了反应温度、反应时间、光照条件和掺杂比对其光催化氧化效果的影响。用XRD、TEM和EDS等测试手段对粉体进行了表征。研究结果表明,水热反应温度为160℃,时间为6 h,制备的3%Eu掺杂Zn O复合纳米棒光催化材料的光催化效果较好,在365 nm的紫外灯照射下150 min后,制药废水的脱色率达38.8%,COD的降解率达57.5%。     

小型环境实验舱用于评价空气净化材料净化效果

建立了用于评价被动式空气净化产品的小型环境模拟舱系统.系统以滤纸为净化材料载体,乙醛及丙酮为污染物,经过验证,空白实验及环境舱平行性良好,具有评价各类被动式空气净化产品的潜在应用价值.本实验应用此环境舱评价了2种二氧化钛光催化剂、2种超支化聚酰胺PAMAM-NH2及1种市售复合型空气净化剂的净化效果.结果表明,在经过24 h净化后,二氧化钛光触媒在自然光条件下对乙醛及丙酮的净化效率为12.2％ ～ 34.5％;超支化聚酰胺对乙醛的净化效率为35.2％ ～48.1％,对丙酮无净化作用;复合型空气净化剂对乙醛及丙酮的净化效率为15.7％ ～32.2％.     

Comparison of various advanced oxidation processes for the degradation of phenylurea herbicides

Various types of advanced oxidation processes (AOPs), such as UV photolysis, ozonation, heterogeneous photocatalysis and their combinations were comparatively examined at the same energy input in a home-made reactor. The oxidative transformations of the phenylurea herbicides fenuron, monuron and diuron were investigated. The initial rates of transformation demonstrated that UV photolysis was highly efficient in the cases of diuron and monuron. Ozonation proved to be much more effective in the transformation of fenuron than in those of the chlorine containing monuron and diuron. In heterogeneous photocatalysis, the rate of decomposition decreased with increase of the number of chlorine atoms in the target molecule. Addition of ozone to UV-irradiated solutions and/or TiO₂-containing suspensions markedly increased the initial rates of degradation. Dehalogenation of monuron and diuron showed that each of these procedures is suitable for the simultaneous removal of chlorinated pesticides and their chlorinated intermediates. Heterogeneous photocatalysis was found to be effective in the mineralization.     

交联壳聚糖/Cu_2O复合颗粒可见光催化脱色活性艳红

利用壳聚糖对金属离子的吸附和螯合作用,通过简单的液相沉淀-还原过程一步原位合成了交联壳聚糖/Cu2O复合粒子。X射线衍射(XRD)和红外(FT-IR)测试结果表明,壳聚糖与Cu2O纳米微粒能有效复合。以活性艳红X-3B溶液为模拟印染废水,采用Langmuir-Hinshelwood假一级方程模拟交联壳聚糖/Cu2O复合粒子光催化脱色反应的动力学行为,从动力学角度系统研究染料初始浓度、反应体系pH、催化剂用量和反应体系气氛等因素对复合粒子可见光催化脱色反应速率的影响。结果表明,当染料溶液浓度较低时,光催化过程可视为假一级反应。降低活性艳红X-3B初始浓度和pH,增加催化剂用量和反应体系的含O2量都可显著增加光解脱色反应速率常数。相同条件下,与纯Cu2O相比,交联壳聚糖/Cu2O复合粒子对X-3B呈现出更好的吸附性和更高的可见光催化活性。