Response surface methodology analysis of the photocatalytic removal of Methylene Blue using bismuth vanadate prepared via polyol route

Visible-light driven photocatalyst bismuth vanadate (BiVO₄) photocatalyst was synthesized by the polyol route using ethylene glycol. The precipitate was washed, dried and calcined at 450℃ for 3 hr. The sample was characterized by X-ray diffractometry (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), zeta potential, surface area (BET method) and band gap energy via diffuse reflectance spectroscopy (DRS). The synthesized BiVO₄ has a monoclinic phase with a surface area of 4.3 m²/g and a band gap energy of 2.46 eV. A majority of the particles were in the range of 90-130 nm as obtained from the particle size distribution histrogram. The efficiency of the sample as a visible-light driven photocatalyst was examined by photodegrading Methylene Blue (MB). The effects of some operational photodegradation parameters such as mass loading, initial dye concentration and pH were also examined. Experimental design methodology was applied by response surface modeling and optimization of the removal of MB. The multivariate experimental design was employed to develop a quadratic model as a functional relationship between the percentage removal of MB and three experimental factors (BiVO₄ loading, MB initial concentration and pH). The percentage removal of MB approached 67.21% under optimized conditions. In addition, a satisfactory goodness-of-fit was achieved between the predictive and the experimental results.     

TiO2纤维光催化降解X-3B影响因素研究

采用溶胶-凝胶法及水蒸汽活化热处理工艺制备了15%(质量分数)SiO2掺杂的TiO2纤维,并利用SEM、XRD和HRTEM对其结构进行了表征.同时,以活性艳红X-3B染料水溶液为降解对象,研究了热处理温度、溶液pH值、紫外光源、溶液浓度等因素对TiO2纤维光催化活性的影响.结果表明,所制得的TiO2纤维为锐钛矿相,直径约为5～10μm;其最佳热处理温度为700℃,且在强酸(pH=2)或强碱(pH=14)条件下均表现出良好的光催化活性,并对不同浓度的X-3B溶液都有良好的降解效果,同时TiO2纤维也具有良好的可重复使用性.     

基于氯化BiOBr/TiO2的新式臭氧转化反应

利用溶胶凝胶法制备了BiOBr/TiO₂复合型光催化剂并进行氯化改性,紫外照射下表现出了较高的臭氧转化能力.随后利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、EPR、电化学等方法对催化材料进行表征,分析其光催化反应原理.结果表明,BiOBr/TiO₂对臭氧的转化率提升至61%,这是由于二者形成了半导体异质结,光生电子传递降低了载流子复合率,羟基自由基生成量增加;氯化材料的转化率进一步大幅提升至99%,这是由于氯元素在光照条件下生成氯自由基,进而驱动了一种效率更高的链式传递反应.该反应体系在较高湿度下未见明显失活,优于传统α-MnO₂,具有应用潜力.     

脯氨酸掺杂g-C3N4纳米片的制备及其对RhB的降解

通过简单的水热及煅烧方法制备了脯氨酸掺杂的g-C₃N₄纳米片,借助FTIR、XRD、SEM、BET、XPS、UV-vis DRS、PL、电化学工作站等手段对所制备的光催化剂进行结构、形貌、组成及光电性能表征分析.结果表明,脯氨酸的加入可以自主剥离前驱体,制成纳米片状的g-C₃N₄,增加催化剂的比表面积.此外脯氨酸的引入可以调节催化剂的能带结构,增加可见光吸收,提高光生载流子分离率.在模拟可见光照射下,考察其对罗丹明B (RhB)的光催化降解性能获得了最优掺杂条件.1%脯氨酸掺杂(PCN-1%)的催化剂经过60min可见光照射即可降解99%以上的污染物.降解速率得到显著提升,PCN-1%对RhB的降解速度(0.0271min^-1)达到传统体相氮化碳(BCN)降解速率(0.0027min^-1)的10.04倍,显著提高了g-C₃N₄的光催化能力.     

纳米TiO2混合晶体的制备及其光催化降解活性

以乙酸为水解抑制剂，采用sol-gel法制备纳米TiO2混合晶体催化剂，考察了抑制剂用量、煅烧温度、粒径等对催化性能的影响．结果表明，乙酸的用量影响催化剂的活性，当CH3COOH：Ti(OBu)4=0．8—1．0：1时效果较好；煅烧温度直接影响混合晶体的组成，580℃时锐钛矿／金红石=20．62，650℃时锐钛型／金红石=2．46，混合晶体具有较高的催化性能，粒径大小对TiO2的催化性能影响很大，粒子尺寸愈小，则比表面积愈大，电子．空穴愈难复合，有利于对活性艳红X-3B的降解．     

纳米TiO2改性可见光催化降解有机物研究进展

光催化降解水中有机污染物是一项颇有发展前途的废水处理技术.目前主要的研究工作由紫外光逐步向可见光催化方向发展,使这项技术向实用性又迈进了一步.系统介绍了纳米TiO2的光催化降解有机污染物的原理,光催化处理水的现状,并从离子掺杂、表面光敏化和分子筛负载几个方面综述了可见光化的研究现状和发展方向.     

掺Ni2+的TiO2颗粒光催化性能的研究

通过溶胶-凝胶法制备掺杂Ni2 的纳米TiO2,并用XRD和TEM进行了表征,发现Ni2 的掺杂减小了TiO2颗粒的粒径,Ni2 /TiO2晶型为锐钛型.通过对目标物罗丹明B的光催化降解实验,发现Ni2 的掺杂提高了TiO2的光催化活性,其降解罗丹明B的反应遵从一级反应动力学方程,Ni2 惨杂量为1.2%时的光催化活性最高.     

负载型TiO2在印染废水降解中的失活及原因分析

研究了负载型TiO2光催化剂在印染废水降解中的失活及其产生的原因。实验结果说明，催化剂活性下降的主要原因有：废水中不溶于水的染料等悬浮物和催化反应中产生的无定形碳在催化剂表面的吸附；高含量的无机离子对催化剂活性位的占据或在表面的沉积；长时间的使用和反复冲洗使TiO2负载量减少。通过同时采用灼烧和酸洗的方法可以使TiO2的活性恢复到新催化剂的69．5％。     

石英棒负载TiO2光催化膜的制备、表征与降解性能

利用浸涂法在石英光导棒上制得了TiO2光催化膜.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法对膜的形貌和晶相组成进行了表征,以苯酚为模型污染物考察了膜的活性.结果表明,所制得的TiO2膜催化剂主要由锐钛矿和金红石2种晶相组成;光催化降解苯酚的效果明显优于直接光解;当苯酚初始浓度为0.98 mg/L时,反应2.5 h后的降解率为86%.     

熔盐法制备K+-g-C3N4及其光催化降解有机污染物性能

采用熔盐法制备了能级位置可控的钾离子掺杂石墨相氮化碳催化剂（g-C₃N₄）,并考察了其在可见光下降解罗丹明B（RhB）性能.采用XRD、UV-Vis、XPS、N₂吸附、PL、EIS等手段对催化剂进行了表征.结果表明,钾离子的引入降低了催化剂粒径尺寸,提高了比表面积,改善了光生电子-空穴对的分离效率.不仅如此,通过控制钾离子掺杂量可以实现催化剂的能级位置在一定范围内的任意调变,使有机污染物的氧化降解反应从·O₂^-单一氧化剂反应变成·OH和·O₂^-双氧化剂反应,大大提高了降解率.制备的钾离子掺杂g-C₃N₄的RhB降解速率常数达到0.022min^-1,是纯g-C₃N₄的5倍.不仅如此,通过对能级位置的调控,制备的催化剂对其他多种有机污染物如甲基蓝,苯酚等的降解率也有显著提高.