模拟室内环境下掺杂TiO2纳米晶体的光催化性能

采用环境测试舱模拟可见光下的室内环境,以甲醛气体的光催化降解为探针反应,评价了通过溶胶-凝胶法分别制备的8种(银Ag、铜Cu、铁Fe、钨W、铈Ce、镧La、硫S和氯C1)掺杂TiO2纳米晶体的光催化活性及对甲醛气体的去除效果.用X射线衍射、激光粒度分析和紫外-可见分光光谱表征了掺杂钠米TiO2的微晶尺寸、晶体结构与光学性能.结果表明,Cu掺杂可以提高TiO2对氧的吸附能力,减少纳米粒子表面光生电子与光生空穴的复合,使TiO2的光吸收带边发生红移且有利于对可见光的吸收,从而使Cu掺杂TiO2在模拟室内环境下光催化甲醛气体的能力得到明显提高.     

g-C3N4/Cu2O/CF电极制备及在微生物燃料电池中的应用

为了提高微生物燃料电池的产电性能,采用电沉积法将石墨态氮化碳(g-C_3N_4)与氧化亚铜(Cu_2O)负载到碳毡(Carbon felt,CF)表面,制得g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极用于构建微生物燃料电池.通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、光生电流曲线(I-T)、线性扫描伏安曲线(LSV)对光电阴极进行光电性能测试,并在白光发光二极管(LED)辐照下研究了以Cu_2O/CF、g-C_3N_4/Cu_2O/CF为阴极光催化微生物燃料电池的产电性能.结果表明,g-C_3N_4/Cu_2O/CF电极中g-C_3N_4分布在Cu_2O之间;g-C_3N_4/Cu_2O/CF光电极能提高光利用率,与Cu_2O/CF光电极相比,光电流密度达到2700 mA·m~(-2),增长幅度达到125%;与Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池相比,g-C_3N_4/Cu_2O/CF阴极微生物燃料电池具有更优的产电能力,在白光LED辐照下最大功率密度和光电流密度达到110.7 mW·m~(-2)和1102 mA·m~(-2),增长幅度达到16%和27%.     

改性粉煤灰降解亚甲基蓝溶液的实验研究

探讨以粉煤灰为戴体制备粉煤灰/TiO2复合物进行光催化降解亚甲基蓝试验.研究各种因素对亚甲基蓝光降解反应的影响,结果表明,当改性粉煤灰投加量为8g/L,亚甲基蓝浓度30 mg/L,高压汞灯250w条件下,在60min左右,亚甲基蓝降解率达到了95%以上.     

制备方法对纳米TiO2光催化活性的影响

分别用化学沉淀法、溶胶-凝胶法和微乳液法制备了纳米级TiO2粉体。用XRD、TEM、TG-DTA对其进行了研究与表征,以次甲基兰溶液的光催化降解为模型反应,考察了制备方法对粉体的晶型、形貌、粒径及其光催化活性的影响。结果表明:从工业化生产目的出发,在相近实验条件下,化学沉淀法制备的TiO2粉体颗粒均匀、粒径小、光催化能力强,产品综合性能最好。此项研究在光催化剂应用领域具有一定的理论和实际意义。     

光催化/活性炭/纳滤组合工艺处理二级出水及对膜污染的控制

污水的资源化与回用可作为城市和各类建筑的非传统水源,必须满足相关水质标准,其中有机物一直是广泛关注的重要指标.本文采用华北某市大型污水厂的二级出水,研究了二氧化钛光催化氧化(UV-TiO_2)和颗粒活性炭(GAC)技术对溶解性有机物的去除特性以及对纳滤(NF)的膜污染控制特性,构建了UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺,评价了组合工艺的有机物去除效能和膜污染控制作用,解析了影响NF膜污染程度的有机物种类和相对分子质量分布特征.结果表明,UV-TiO_2和GAC技术均可不同程度地缓解NF膜的不可逆污染、降低膜通量衰减速率; UV-TiO_2/GAC联用的不可逆膜污染程度比单独UV-TiO_2或GAC技术分别降低了48. 7%或61. 4%.类蛋白质和类腐殖质等有机污染物是不可逆膜污染的主要组分;相对分子质量为小于3×10~3和30×10~3～100×10~3的有机物是造成纳滤膜通量下降的主要因素. UV-TiO_2/GAC/NF组合工艺的COD、DOC和UV_(254)去除率为45. 7%、74. 5%和89. 2%,出水中COD、DOC和UV_(254)等有机物指标均得到有效去除.研究成果为城市和各类建筑非传统水源的深度净化与多途径回用提供了技术支持.     

石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结的构建及其光催化杀菌性能

以脲素作为前驱物,采用热聚合法制备薄层石墨相氮化碳(g-C_3N_4),然后在其表面原位合成层状碘氧化铋,构筑石墨相氮化碳-碘氧化铋层状异质结(g-C_3N_4/BiOI).合成样品的形貌、比表面积、晶体结构、分子结构、光吸收性能及其表面特性分别采用透射电镜、BET氮吸附、X射线粉末衍射、红外光谱仪、紫外可见漫反射和X射线光电子能谱分析进行表征,并考察合成的催化剂在可见光照射下光催化杀菌性能,研究中通过牺牲剂捕获的方法进一步揭示合成的g-C_3N_4/BiOI在杀菌过程中的机制.结果表明,合成的样品具有层状异质结结构,其比表面积为63 m~2·g~(-1),合成样品光吸收边可以达到600 nm.光催化活性测试表明g-C_3N_4/BiOI能够在4 h内将细菌杀死,其杀菌效果明显高于纯的g-C_3N_4和BiOI,其在光催化灭菌过程中主要的活性物种是光生空穴.     

光催化去除有害藻类的研究进展

水体富营养化及有害藻类水华严重威胁着水体生态环境和人类健康,如何有效防治藻类水华成为研究者面临的重大环境问题之一。光催化技术具有效率高、成本低、环境友好等特点,有望成为未来高新技术的新希望。文章阐述了光催化技术的原理及该技术应用于去除水华藻类的优势。综述了近年来TiO2和改性TiO2等几类催化剂应用于光催化除藻的研究进展,并分析和总结了光催化除藻技术的影响因素和一般性规律,指出了光催化除藻存在的问题和发展前景,为光催化技术应用于防治有害藻类水华的研究与实践提供理论依据。     

Synthesis and enhanced visible-light responsive of C,N,S-tridoped TiO2 hollow spheres

C,N,S-tridoped TiO2 hollow spheres （labeled as C,N,S-THs） were synthesized using carbon spheres as template and C,N,S-tridoped TiO2 nanoparticles as building blocks. The structure and physicochemical properties of the catalysts were characterized by X- ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, UV-Vis diffuse reflectance spectrum （DRS）, N2 adsorption-desorption isotherms, X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） and Photoluminescence emission spectroscopy （PL）. The results showed that the hollow spheres had average diameter of about 200 nm and the shell thickness was about 20 nm. The tridoped TiO2 hollow spheres exhibited strong absorption in the visible-light region. C,N,S-tridoped could narrow the band gap of the THs by mixing the orbit O 2p with C 2p, N 2p and S 3p orbits and shift its optical response from ultraviolet （UV） to the visible-light region. PL analysis indicated that the electron-hole recombination rate of TiO2 hollow spheres had been effectively inhibited when doped with C, N and S elements. The photocatalytic activities of the samples were evaluated for the degradation of X-3B （Reactive Brilliant Red dye, C.I. Reactive Red 2） aqueous solution under visible-light （λ 〉 420 nm） irradiation. It was found that the C,N,S-tridoped TiO2 hollow spheres indicated higher photocatalytic activity than commercial P25 and the undoped counterpart photocatalyst.     

铁、锌、铁酸锌掺杂对纳米级二氧化钛光催化降解罗丹明B活性的影响

通过溶胶 凝胶法合成了掺杂Fe3+ 、Zn2 + 、ZnFe2 O4的纳米级TiO2 ,并进行了XRD、TEM表征 ,对罗丹明B的光催化实验表明 ,ZnFe2 O4的掺杂能明显提高TiO2 的光催化活性 ,而Zn2 + 的掺杂对TiO2 的光催化活性影响不大 ,Fe3+ 的掺杂则使TiO2 的光催化活性降低。     

气体放电光催化去除VOCs的实验研究

本实验研究试图将气体放电等离子填充床反应器与纳米TiO2 光催化剂相结合 ,以气体在介质表面放电产生的紫外线为光催化材料的驱动力 ,将等离子与光催化两种处理VOCs技术相结合提高反应器的去除效率。实验证明这种气体放电光催化处理VOCs的效果是明显的 ,较无纳米TiO2 光催化涂层提高去除效率 10 %～ 17%。