硫氯共掺杂g-C3N4纳米片光催化降解染料

采用气泡模板法制备了硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片,通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、UV-vis DRS和PL等手段对样品进行了表征,利用可见光照射下光催化降解罗丹明B（RhB）来评价其催化性能.结果表明,改性后的硫氯共掺杂的g-C₃N₄纳米片具有更大的比表面积,电子-空穴的分离效率提高,并且掺杂引起了能带结构的改变,使降解RhB的氧化基团从单一的·O₂^-变为·O₂^-和·OH双氧化基团,极大地提高了降解能力,制备的硫氯共掺杂g-C₃N₄纳米片对RhB的降解速率常数达到了0.01683min^-1,是纯氮化碳的5.5倍.     

过渡金属改性的Cr-Ce-O催化剂氧化氯苯性能

以氯苯为含氯挥发性有机污染物探针物,以稀土基CeO₂为基底活性氧化物,采用柠檬酸络合法制备Cr-Ce-O催化剂,考察Cr/Ce物质的量比、过渡金属氧化物掺杂及掺杂量、载体和焙烧温度对Cr-Ce-O催化剂催化氧化氯苯性能的影响;采用XRD、BET、SEM、H₂-TPR、XPS等表征技术分析催化剂的基本特性.研究表明,Cr₂O₃和CeO₂间形成了CrCeO_x固溶体,掺杂有ZrO₂的Cr₂O₃-CeO₂/Al₂O₃催化剂其比表面积得到显著提升,且载体对催化剂活性组分形态结构产生重要影响,其中以焙烧温度为400℃,堇青石为载体的催化剂氧化活性较优.研究发现,ZrO₂掺杂量亦对催化剂氧化活性产生显著性影响,当Zr/Cr物质的量比为1：2时,Cr₂O₃-CeO₂-ZrO₂/堇青石催化剂表现最佳,催化氧化氯苯转化率可达92.7%（反应温度为350℃）,这主要是由于ZrO₂掺入促进了CeO₂和Ce₂O₃,Cr₂O₃和ZrO₂间的相互作用,氧空位增加促使表面活性氧（O_sur）增多.     

磷掺杂的介孔石墨相氮化碳光催化降解染料

将三聚氰胺、三聚氰胺聚磷酸盐和SBA-15热共聚成功制备了磷掺杂的介孔石墨类氮化碳（P-mpg-C₃N₄）,并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射光谱（XRD）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）、场发射扫描透射电镜能谱（EDS）和紫外可见光漫反射光谱（UV-vis-DRS）等方法对催化剂形貌结构和光学性能进行了表征.结果表明,磷元素成功地掺杂在氮化碳的结构上,呈均匀分布,相对于石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,其比表面积可达198.3m²/g,并因此提供大量的活性位点而提高光催化活性.P-mpg-C₃N₄对亮丽春红5R的光催化降解速率是g-C₃N₄的31.3倍,其光催化性能增强的机理是禁带宽度的减小,可见光吸收范围从440nm延伸到了460nm,其次,改性后的光催化剂能显著抑制光生电子空穴对的复合,从而有更多的活性点位以及活性物种能参与光催化反应过程.循环实验表明,经过5个循环降解后光催化性能仍保持在初始状态的91.67%,表明P-mpg-C₃N₄具有很好的光催化稳定性.     

溶胶-凝胶掺杂铁对微弧氧化TiO_2膜光催化性能影响

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术在钛片上直接制备TiO2膜,利用溶胶-凝胶法和硝酸铁掺杂方法对该膜表面进行修饰处理,以罗丹明B溶液模拟废水来评价TiO2膜光催化降解水中有机污染物的能力。利用EDX对微弧氧化膜表面成分进行分析。实验结果表明:微弧氧化TiO2膜具有一定的光催化活性。溶胶-凝胶法负载TiO2且硝酸铁掺杂处理后可以使铁离子进入微弧氧化TiO2负载膜,改善膜的光催化性能。溶胶-凝胶法负载TiO2膜对废水的光催化降解效率由13.8%提高到42.5%;铁离子掺杂1%可以使负载TiO2膜对废水的光催化效率由42.5%提高到68.9%。     

Fe3+、Ce3+掺杂TiO2光催化降解气相二苯并呋喃

以气相二苯并呋喃为研究对象,考察了在TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2 3种不同光催化剂作用下,反应物初始浓度、湿度、气体循环速率和光强等因素对间歇式光催化反应速率的影响,并建立了估算和测定二苯并呋喃光催化反应常数和Langmuir吸附常数的数学模型和方法.结果表明,Fe3+和Ce3+掺杂修饰TiO2光催化剂后,提高了对二苯并呋喃的光催化降解活性,其中Fe3+/TiO2光催化活性最高;随着二苯并呋喃初始浓度的增大,其光催化降解速率也随之增大;适量的水蒸气存在可以促进二苯并呋喃的降解,但当水蒸气过量后,反而阻碍二苯并呋喃光催化降解;随着气体循环速率加快和光强的增大,二苯并呋喃光催化降解初始速率也随之增大;TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2光催化降解二苯并呋喃反应速率常数k分别为34.54×10-5、36.23×10-5和37.95×10-4mg.(min.m2)-1.     

溶胶-凝胶法制备稀土Gd掺杂SnO2电催化电极的实验研究

本实验采用溶胶-凝胶法,以无机盐SnCl4·5H2O、Sb2O3、Gd(NO3)3为前驱体,制备稀土(Gd)掺杂Sn、Sb溶胶,以钛电极为基材利用该溶胶制备稀土(Gd)掺杂SnO2涂层电极.优化了溶胶-凝胶法制备稀土Gd掺杂SnO2涂层电极的实验条件,研究了在不同加水量、柠檬酸量、pH值等条件下所制备的电极以苯酚为目标有机物的电化学降解特性,对所获得的电极进行了TOC测试及SEM、XRD和XPS等表征,分析并讨论了稀土掺杂对SnO2电极性能的影响机理.结果表明,溶胶-凝胶法制备稀土掺杂SnO2涂层电极是可行的,稀土Gd的掺杂有利于SnO2电极电催化性能的提高,而且不同的加水量、柠檬酸量、pH值对电极性能有一定的影响.本实验条件下,加水量(水与前驱体总量摩尔比)R为36、柠檬酸加入量(柠檬酸与前驱体总量之摩尔比)N为1.0、溶胶pH值为2时所制备的电极降解效果最好,电极最稳定.所获得的电极为纳米涂层电极,其表面涂层中SnO2、Gd2O3等催化活性物质的含量均较高,对苯酚的降解有较好的效果.     

氧化钆掺杂二氧化钛催化超声降解甲基橙的研究

用实验室合成的Gd2O3掺杂TiO2为催化剂,以甲基橙超声降解反应为模型,研究了各种因素对Gd2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的影响。研究结果表明,Gd2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的效果明显优于非掺杂的锐钛矿型TiO2的情况;在甲基橙溶液pH1．0～3．0、甲基橙质量浓度20mg／L、溶液用量100mL、催化剂用量0．5～1．0g／L的条件下,用输出功率1．0W／cm^2和频率25kHz的超声波照射60min,甲基橙降解率可达98．6％,COD去除率可达99．0％。     

TiO2光催化剂的改性研究

采用浸渍法制备了掺杂Fe3+ ,用NH4 Cl提高单分散性并且用稀H2 SO4 表面修饰的TiO2 粉体光催化剂 ,考察了它与TiO2 在紫外光和日光作用下对直接耐晒黑G的降解效果。结果表明 ,以TiO2 干凝胶为母体 ,依次浸渍Fe3+ 、NH+ 4以及SO2 - 4所制备的粉体光催化剂Fe3+ /SO2 - 4/TiO2 在紫外光作用下降解效果比纯TiO2 高 2 .1倍 ,在日光作用下比TiO2 高 1 .9倍。X射线衍射分析表明 ,该法制备的TiO2 粉体中锐钛矿相占 1 0 0 % ,没有金红石相 ,平均晶粒粒径为 4nm ;红外吸收光谱分析表明 ,无论是纯TiO2 还是经过掺杂Fe3+ 、用H2 SO4 进行表面修饰后的TiO2 ,红外吸收光谱图基本相似 ,说明掺杂和表面修饰并没有极大地改变TiO2 的化学结构 ,光催化性能的提高归属于杂质能级的电子捕获陷阱作用、有效光成分增加和光生电子向反应物的迅速转移     

Synthesis of vinasse-dolomite nanocomposite biochar via a novel developed functionalization method to recover phosphate as a potential fertilizer substitute

• Nanocomposites were prepared by adding dolomite to vinasse at different ratio. • Textural and morphological features of adsorbents were studied in detail. • CCD based RSM was used for investigation of P ion removal by nanocomposite. • The q_m based on Langmuir model for modified vinasse biochar was 178.57 mg/g. • P loaded nanocomposite improved plant growth and could be utilized as P-fertilizer. The effectiveness of phosphate (P) removal from aqueous solutions was investigated by novel low-cost biochars synthesized from vinasse and functionalized with calcined dolomite. The vinasse-derived biochar, synthesized via pyrolysis at different temperatures, showed easy preparation and a large surface area. The novel vinasse biochar nanocomposites were prepared by adding dolomite to the vinasse biochars with different weight percentages (10, 20 and 30%). The characteristics of the prepared materials were identified for further understanding of the inherent adsorption mechanism between P ions and vinasse biochars. Vinasse-dolomite nanocomposite was very effective in the adsorption of P species from aqueous media. The effect of the operational factors on Vinasse-dolomite nanocomposite was explored by applying response surface methodology (RSM). According to RSM results, the optimum condition was achieved to be contact time 90 (min), 250 (mg/L) of P concentration and pH 7. Thermodynamic isotherm and kinetic studies were applied on experimental data to understand the adsorption behavior. The Vinasse-dolomite nanocomposite revealed preferential P species adsorption in the presence of co-existing anions. The P species could be recovered by 1.0 M HCl where the efficiency was not affected up to the fifth cycle. The P-loaded Vinasse-dolomite nanocomposite was successfully tested on a plant; it significantly improved its growth and proved its potency as a P-based fertilizer substitute.     

微乳液法合成掺硫纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,硫脲为掺硫前驱物,采用聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）/正己醇/环己烷/氨水的微乳液体系合成了掺硫的纳米TiO2粉体;对其结构进行了表征,以甲基橙为目标降解物考察了其光催化性能。烧结温度通过影响TiO2的晶型转变和颗粒尺寸来影响其光催化性能,随着烧结温度的升高,TiO2的光催化性能先是提高,然后迅速降低;在600℃烧结2 h时催化剂的降解性能达到最佳。掺杂硫可提高TiO2的光催化活性,随着掺杂量的增加,催化剂对甲基橙的降解率先快速增加然后缓慢降低,当掺杂量为S/Ti（摩尔比）=0.01∶1时TiO2的光催化降解效果最好。催化剂在用量较小时迅速提高TiO2的光催化降解性能,而后随着用量的增大反而降低,当催化剂用量为1.5 g/L时,对甲基橙的降解效果最好。