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。     

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。     

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。     

粉煤灰沸石负载Ce3+/TiO2光催化降解水中的菲和荧蒽

以钛酸四丁酯为前驱体,粉煤灰合成沸石为载体,采用溶胶-凝胶方法,在低温条件下制备了稀土铈掺杂的TiO₂光催化剂。利用SEM-EDS、XRD、FTIR对催化剂进行了分析和表征。以高压汞灯为灯源,对多环芳烃菲、荧蒽的降解进行了研究。实验考查了稀土铈掺杂质量分数、催化剂用量、溶液pH、目标物初始质量浓度等因素对光催化降解的影响,研究了其光降解动力学。结果表明,当稀土铈含量为0.5%,催化剂用量为3 g/L,pH偏碱性时,催化效果最佳。光催化反应符合Langmuir-Hinshelwood 动力学规律,菲、荧蒽的降解过程符合一级反应动力学,反应速率常数分别为0.0126 min^-1,0.0099 min^-1。     

膨胀石墨-ZnO复合材料的制备及其光催化降解原油的性能

采用化学氧化-浸渍法制备出膨胀石墨-ZnO（EG—ZnO）复合材料,采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度法及傅里叶变换红外光谱仪等表征手段对该复合材料的形貌、结构及其光催化降解水面原油的性能进行了研究。研究结果表明,EG—ZnO复合材料保持了膨胀石墨疏松多孔的蠕虫形貌,六方晶系结构的ZnO晶体均匀地分布于膨胀石墨的层间和表面。经紫外光照射72h后,吸附于EG—ZnO复合材料中的原油发生了显著的光催化降解反应。当该复合材料中ZnO的质量分数为80％时,原油的降解率可达35％,降解产物中有酮、醛及醇类等物质。     

可见光下 H2La2Ti3O10/TiO2光催化降解有机染料的研究

通过固相反应、离子交换、粒子插入等一系列反应合成一种层状纳米光催化复合材料H2La2Ti3O10/TiO2.可见光照射下,对选定的染料模型--甲基橙溶液(20 mg/L)、汽巴克隆黄(100mg/L)、依利尼尔红(100 mg/L)溶液做光降解实验.结果表明,在可见光照射下,H2La2Ti3O10/TiO2均能对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红有效降解,光照30min后,其对溶液中甲基橙、汽巴克隆黄、依利尼尔红的降解率分别可达60.4%、60.7%和72.0%,而标准TiO2(P-25)仅为6.2%、10.6%和12.3%.     

无机离子对光催化水处理过程影响的研究进展

无机离子在自然水体和生产废水中广泛存在。在不同的反应体系,无机离子对光催化反应的影响不同。深入了解无机离子对光催化水处理过程的影响有助于研究光催化反应的机制,增强金属离子与有机污染物光催化反应的协同作用,提高光催化反应的效率。     

Photo-induced surface frustrated Lewis pairs for promoted photocatalytic decomposition of perfluorooctanoic acid

● Terminal carboxylate group activation is PFOA degradation’s rate-limiting step. ● Bi₃O(OH)(PO₄)₂ with surface frustrated Lewis pairs (SFLPs) efficiently degrade PFOA. ● Photo-induced Lewis acidic sites and proximal surface hydroxyls constitute SFLPs. ● SFLPs act as collection centers to effectively adsorb PFOA. ● SFLPs endow accessible pathways for photogenerated holes rapid transfer to PFOA. Heterogeneous photocatalysis has gained substantial research interest in treating per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)-contaminated water. However, sluggish degradation kinetics and low defluorination efficiency compromise their practical applications. Here, we report a superior photocatalyst, defected Bi₃O(OH)(PO₄)₂, which could effectively degrade typical PFAS, perfluorooctanoic acid (PFOA), with high defluorination efficiency. The UV light irradiation could in situ generate oxygen vacancies on Bi₃O(OH)(PO₄)₂ through oxidation of the lattice hydroxyls, which further promotes the formation of Lewis acidic coordinately unsaturated bismuth sites. Then, the Lewis acidic sites couple with the proximal surface hydroxyls to constitute the surface frustrated Lewis pairs (SFLPs). With the in-depth spectroscopic analysis, we revealed that the photo-induced SFLPs act as collection centers to effectively adsorb PFOA and endow accessible pathways to transfer photogenerated holes to PFOA rapidly. Consequently, activation of the terminal carboxyl, a rate-limiting step for PFOA decomposition, could be easily achieved over the defected Bi₃O(OH)(PO₄)₂ photocatalyst. These results suggest that SFLPs exhibit great potential in developing highly efficient photocatalysts to degrade persistent organic pollutants.     

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。     

Ba/TiO_2/MCM-41光催化降解对硝基苯甲酸

以钛酸丁酯为钛源、MCM-41分子筛为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂与负载相结合的光催化剂Ba/TiO2/MCM-41。结果表明：Ba/TiO2/MCM-41是一种比表面积高达341.2 m2/g的介孔材料,主要晶相为锐钛矿相,比P25有更强的紫外光吸收。将Ba/TiO2/MCM-41用于光催化氧化水中的对硝基苯甲酸,当催化剂投加量为0.5 g/L,对硝基苯甲酸初始pH为4、浓度为2×10-4mol/L时,紫外光照30 min后,对硝基苯甲酸降解率达到96.0%。用紫外光谱、红外光谱和高效液相色谱分析对硝基苯甲酸降解前后的变化,发现随着光照时间延长,苯环上的硝基、羧基吸收峰逐渐减弱;对硝基苯甲酸首先被降解为一些中间小分子产物,随着反应进行,小分子物质也逐渐被降解。