纳米TiO2的晶相控制及其光催化活性研究

采用sol gel法以钛酸丁酯为前驱物制备纳米TiO2 粉体 ,以TG DTA、XRD、TEM进行表征分析 ,研究了不同煅烧条件对纳米TiO2 粉体的晶相变化、微晶生长、粒径大小的影响 ,并用自制纳米TiO2 光催化降解四氟苯甲酸 ,研究了不同煅烧条件下纳米TiO2 的光催化活性。     

苯酚水溶液光催化降解的盐效应

实验研究了不同浓度的NaCl, KCl, KBr, CaCl₂和Na₂SO₄等电解质对323K下苯酚水溶液光催化降解速度的影响,采用分光光度法测定了光催化降解的动力学曲线.结果表明,各种电解质对苯酚的光催化降解均有抑制作用,且随电解质浓度的增加而增强;盐效应强弱主要取决于阴离子而不是阳离子;对于所研究的体系,阴离子的盐效应作用顺序为Br->SO₄^2->Cl^-.光催化过程的盐效应可能与阴离子对光催化剂表面光生空穴的俘获和稳定作用以及阳离子的电导作用引起催化剂表面光生电子和空穴之间的短路有关.     

等离子体与光催化耦合净化空气污染物研究现状

综合探讨了低温等离子体与光催化耦合这一新兴技术净化空气污染物的机理,讨论了影响耦合净化功能的主要因素以及臭氧的去除方法,介绍了该技术在去除挥发性有机物、氮氧化物、除菌等方面的研究现状,提出了其今后的研究方向。     

室内空气中有机污染物的光催化净化

利用TiO2 作催化剂 ,光催化降解气相中挥发性有机化合物 (VOCs)是环境治理的新技术 ,日益引起人们的重视。利用光催化几乎可以分解气相中所有的VOCs ,而且反应条件温和 ,操作便利。尤其是它不产生二次污染的特点极适合于室内空气的处理。文中总结了国内外在该领域的研究现状和应用以及工作中应该重视的问题。     

TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应

以内分泌干扰物阿特拉津为模型污染物,研究了TiO2-Fe3+可见光催化H2O2降解阿特拉津的协同效应.结果表明,在H2O2存在条件下,金红石TiO2经可见光激发可持续稳定地产生.OH自由基,在Fe3+协同作用下,.OH自由基生成量急剧增加;TiO2能可见光催化H2O2降解阿特拉津,金红石TiO2显示出较锐钛矿TiO2及混晶TiO2(TiO2P25)更高的催化活性,反应60 min,阿特拉津的降解率可达40%;以Fe3+协同TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津时,反应效率显著加快,反应5 min即对阿特拉津的降解率达到100%,而金红石TiO2显示出更为明显的协同效应.     

水中天然有机物的臭氧强化光催化降解研究

研究了饮用水源中大分子天然有机物（NOM）的臭氧强化光催化降解,考察了臭氧投加量、反应时间和HCO3^-浓度对NOM降解速率的影响;分析了臭氧强化光催化过程中NOM相对分子质量的变化,并比较不同相对分子质量大小NOM的降解速率.研究结果表明,臭氧强化光催化比单独臭氧氧化、光催化能更有效地降解NOM,同时增加臭氧投加量和反应时间才能有效提高臭氧强化光催化对TOC的去除率,而单独增加臭氧投加量可显著提高生物可降解性;HCO3^-显著降低光催化的降解效果,臭氧强化光催化能有效地减弱HCO3^-的不利影响;臭氧强化光催化过程中大分子NOM分解为小分子,SUVA值迅速下降,且相对分子质量越大矿化速度越快.     

锰掺杂硫化锌量子点LED蓝光灯光催化还原六价铬

通过共沉淀法合成了锰掺杂硫化锌量子点(ZnS∶Mn QDs),该催化剂可在450 nm LED蓝光灯下光催化还原Cr(Ⅵ)。采用TEM、XRD、PL分别对ZnS∶Mn QDs的形貌、物相和发光特性进行了表征,结果表明：ZnS∶Mn QDs的尺寸小于10 nm;Mn掺杂没有改变ZnS的晶体结构;ZnS在掺杂Mn后,可在598 nm处产生橘黄色荧光。UV-vis表征结果显示,与纯ZnS相比,ZnS∶Mn QDs具有更强的光吸收能力。考察了不同因素对光催化效果的影响。结果表明,Mn掺杂浓度3%较为合适,酸性pH有利于光催化反应。当Cr(Ⅵ)浓度为25 mg·L⁻¹,pH为5.8时,光催化25 min后Cr(Ⅵ)去除率为99%。与其他光催化剂还原Cr(Ⅵ)相比,ZnS: Mn QDs使用低能耗LED灯作为光源,催化速率高,且能够吸附还原产物Cr(Ⅲ)。探究了光催化机理,发现在450 nm光激发下,Mn²⁺自身能级⁴T₁→⁶A₁发生跃迁产生光生电子,Cr(Ⅵ)捕获光生电子被还原,价带上余留的空穴参与水的氧化。结合表征结果,ZnS可通过掺杂Mn离子改善光吸收能力提高光催化还原Cr(Ⅵ)的性能。     

利用废旧锌锰电池制备光催化剂净化甲苯

针对废旧锌锰电池回收利用难,以及光催化剂TiO₂活性低的问题,以废旧锌锰电池和商业二氧化钛为原料,通过球磨法制备了新型复合光催化剂。在紫外光灯照射下,进行了废旧锌锰电池复合改性TiO₂对甲苯的光催化氧化实验,并重点探究空速、光照强度、相对湿度和氧气体积分数等关键实验条件对甲苯净化效率的影响。结果表明,改性后的催化剂对甲苯的净化能力大幅提高;当TiO₂与废电池芯粉的质量比为2∶1时,催化剂的催化效果最好,甲苯的净化效率提高了近45%;空速越大,催化剂对甲苯的净化效率越低;净化效率随光照强度的增加呈现先增加后保持不变的规律;催化剂在相对湿度为30%的条件下具有最佳的催化活性,氧气体积分数为15%时为净化效率达到最大。本研究结果可为废旧锌锰电池的回收利用提供新的思路。     

IL/GO/88A的制备及其对四环素的光催化降解性能

使用离子液体(ILs)辅助生长新型光催化材料IL/GO/88A用于降解四环素(TC),使用XRD、FTIR、SEM、N₂吸附-脱附、UV-vis、EIS等方法分别对催化材料进行了表征分析,考察了催化剂投加量、pH、TC浓度对TC降解的影响。该复合材料表现出高效的TC降解效率。在催化剂投加量为0.30 g·L⁻¹、pH为5.7、TC溶度为10 mg·L⁻¹的条件下,光照180 min后,IL/GO/88A对TC的去除率达到95.7%。催化剂在重复利用3次后仍能保持稳定的性能。此外,阐明了吸附-光催化协同机理,并推断·OH、h⁺是主要的活性物种。本研究结果对开发高效MOFs光催化复合材料并用于处理含四环素废水提供了新思路。     

La3+掺杂对吸附相反应制备TiO2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.