透明Cl-TiO2水分散液的制备及其可见光降解甲苯和灭菌的性能

开发具有高稳定性和高可见光活性的光催化剂透明分散液对光催化材料的实际应用至关重要.本文采用非水解溶胶凝胶法制备了透明Cl掺杂TiO₂分散液(Cl-TiO₂).该分散液经过60 d仍能保持稳定,没有颗粒沉降.与商用P25、PEG400-TiO₂相比,Cl-TiO₂具有最优的可见光降解甲苯的光催化活性,并且具有良好的循环稳定性.Cl-TiO₂在可见光下同时具有优异的灭菌效果,对大肠杆菌的灭菌率达到98.75%.其优异的可见光响应性归因于Cl掺杂增强了对可见光的吸收,提高了电子空穴的分离效率.Cl-TiO₂水分散液良好的稳定性得益于表面带有的电荷以及较小的水合粒径.这项工作为光催化剂用于改善室内环境提供了新策略.     

光催化耦合常温催化氧化HCHO的Bi3+-TiO2/MnCeOx催化剂性能

常用净化室内挥发性有机物(VOCs)的方法主要有吸附、低温等离子体、光催化氧化、常温催化氧化等,而鲜有基于光催化耦合常温催化催化剂的报道。以具备常温催化氧化性能的MnCeO_x为载体,以具有可见光催化性能的Bi_<sup>3+-TiO₂为活性组分,考察负载量、煅烧温度、制备方法以及结构形态等对Bi_<sup>3+-TiO₂/MnCeO_x催化氧化甲醛(HCHO)性能的影响,并利用XRD、BET、SEM、TEM、UV-vis DRS和IR等技术对催化剂进行微观表征与分析。结果表明,催化剂表观结构形态、晶型、粒径、孔道、掺杂、可见光吸收及抗水性为Bi_<sup>3+-TiO₂/MnCeO_x氧化性能提升提供了必要条件,两者间的多重协同耦合作用是核心,其中采用浸渍法所制的负载量10.0%Bi_<sup>3+-TiO₂/M...     

纳米TiO2-xNx催化剂的制备及其活性研究

以钛酸丁酯为前驱物、无水乙醇作溶剂、二乙醇胺作为抑制剂,采用溶胶凝胶法制备TiO₂溶胶,在NN₃气流中直接进行热处理,制备一系列不同焙烧温度的淡黄色的掺氮纳米TiO₂粉体。经XRD、UV-Vis和FTIR分析表明,实验制得的TiO_2-xN_x在350、400、450、500和550℃热处理3 h后仍为锐钛型;450℃保温3 h掺氮样品具有最佳的紫外-可见光响应,其吸收边红移至720 nm左右。罗丹明B的可见光降解实验及产物分析表明,掺氮样品具有良好的可见光催化活性。     

离子液体辅助合成Nd掺杂TiO_2的可见光催化性能

在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼([C4MIM]BF4)的辅助下,采用溶胶-凝胶法制备了Nd掺杂Ti O2光催化剂(Nd-Ti O2(IL))。实验结果表明:在加入[C4MIM]BF4、n(Nd)∶n(Ti O2)=2.5%的条件下制得的Nd-Ti O2(IL)(记作2.5%Nd-Ti O2(IL))的光催化性能最好;在初始亚甲基蓝质量浓度10 mg/L、2.5%Nd-Ti O2(IL)加入量1 g/L的条件下,光催化反应180 min,亚甲基蓝降解率为84%,2.5%Nd-Ti O2(IL)光催化降解亚甲基蓝的表观速率常数为0.010 9 min-1。表征结果显示:Nd的掺杂抑制了Ti O2晶粒长大,增大了Ti O2的比表面积,2.5%Nd-Ti O2(IL)的比表面积为80.77 m2/g;[C4MIM]BF4的加入提高了Ti O2的晶化度;Nd以Nd3+的形式,通过晶格取代方式进入Ti O2晶格。     

可见光分解-氯碱氧化法去除废水中的铁氰化物

采用可见光分解（光解）-氯碱氧化法去除模拟废水中的Fe（CN）63-。考察了光解过程中反应时间、初始Fe（CN）63-质量浓度和初始废水pH对Fe（CN）63-去除效果及表观反应速率常数（k（Fe（CN）63-））的影响,以及光解-氯碱氧化法对Fe（CN）63-模拟废水中总氰化物（TCN）的去除效果。实验结果表明：在初始Fe（CN）63-质量浓度6.7 mg/L、初始废水pH 12、反应时间8.0 h的条件下,Fe（CN）63-的去除率为83%,光解过程符合表观一级动力学模型;在初始Fe（CN）63-质量浓度6.7 mg/L、初始TCN质量浓度4.90 mg/L、初始废水pH 12、反应时间12.0 h的条件下,采用光解-氯碱氧化法可使Fe（CN）63-模拟废水的TCN质量浓度降至0.14 mg/L,低于GB 16171—2012的要求（0.2 mg/L）,该过程的限速步骤为Fe（CN）63-的光解破络过程。     

Vis/Co-TiO_2/KHSO_5体系Fenton-光催化协同降解苯酚

通过溶胶-凝胶法制备了同时具有可见光(Vis)光催化和Fenton催化双重活性的Co-TiO2催化剂。通过对比Vis/Co-TiO2/KHSO5、Co-TiO2/KHSO5和Vis/Co-TiO23种体系对苯酚的降解效果,Vis/Co-TiO2/KHSO5表现出明显的Fenton-光催化协同作用。进一步研究pH值、KHSO5与苯酚摩尔比(nKHSO5∶nC6H6O)和Co-TiO2投加量(mCo-TiO2)对Fenton-光催化协同降解苯酚效果的影响。结果表明,pH=6.9、nKHSO5∶nC6H6O=10∶1、mCo-TiO2=1.0 g/L时,降解率达100%。最后,结合XRD、XPS和UV-DRS等手段和催化活性实验数据分析了Vis/Co-TiO2/KHSO5体系的催化机理。     

交联壳聚糖／Cu2O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一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。     

Visible light induced photodegradation of organic pollutants on nitrogen and fluorine co-doped TiO2 photocatalyst

The nitrogen and fluorine co-doped TiO2 polycrystalline powder was synthesized by calcinations of the hydrolysis product of tetrabutyl titanate with ammonium fluoride. Nitrogen and fluorine co-doping causes the absorption edge of TiO2 to shift to a lower energy region.The photocatalytic activity of co-doped TiO2 with anatase phases was found to be 2.4 times higher than that of the commercial TiO2 photocatalyst Degussa P‘25 for phenol decomposition under visible light irradiation. The co-doped TiO2 powders only contain anatase phases even at 1000%. Apparently, ammonium fluoride added retarded phase transformation of the TiO2 powders from anatase to futile.The substitutional fluorine and interstitial nitrogen atoms in co-doped TiO2 polycrystalline powder were responsible for the vis light response and caused the absorption edge of TiO2 to shift to a lower energy region.     

香榧壳生物炭/g-C3N4活化过硫酸盐的光催化性能

采用简便一步热聚合法制备高催化活性的生物炭/g-C₃N₄复合光催化剂,并在可见光下活化过硫酸盐（PS）应用于对-乙酰氨基酚（AAP）废水的降解研究.通过紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-vis DRS）、光致发光光谱（PL）对该复合催化剂的光学性质进行了研究.结果表明,生物炭的引入使g-C₃N₄的可见光吸收边界从483nm增强至553nm,并且提高了光致电子-空穴对的分离效率.扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）及X射线光电子能谱（XPS）的表征结果显示生物炭的引入改善了g-C₃N₄的微结构.在反应体系中引入PS强化了AAP的去除效率,在可见光照射下其降解速率是未添加PS的8.9倍,表明该催化体系可有效活化PS产生更多高活性氧化物质.自由基捕获实验表明该催化系统可能存在·O₂^-、h⁺、·OH和·SO₄^-活性物种,复合材料性能的提升主要归因于生物炭作为电子受体,有效抑制了电子-空穴的复合.     

PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂的制备、表征及其可见光催化性能

采用原位氧化聚合法制备了PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂,采用XRD、SEM、PL和UV-Vis DRS等技术对其进行了表征,并将其用于罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解。表征结果显示:聚苯胺(PANI)包覆于Bi_2MoO_6微球表面,促进了光生载流子的迁移,抑制了光生电子-空穴对的复合,拓宽了催化剂的可见光响应范围。实验结果表明:PANI/Bi_2MoO_6复合光催化剂具有较高的可见光催化活性和良好的稳定性,当w(PANI)为36%、光照90 min时Rh B去除率达90.4%,明显优于纯Bi_2MoO_6;该体系中,空穴和·O2-在污染物的降解过程中起主要作用;PANI和Bi_2MoO_6之间形成了异质结结构,使光生电子-空穴对有效分离。