水热法制备N-TiO_2/RGO复合材料及光催化性能研究

采用一步水热法制备氮掺杂负载石墨烯(RGO)的二氧化钛(TiO_2)复合光催化材料(N-TiO_2/RGO),对样品进行XRD、SEM、UV-Vis等表征并以甲基橙为目标降解物进行可见光光催化活性测试。结果表明:N-TiO_2/RGO比同条件下制得的N-TiO_2和TiO_2/RGO具有更好的可见光光催化性能,可见光下照射5h,对甲基橙的降解率可达到95%。     

PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

铁铕共掺杂的TiO_2空心微球的制备及光催化活性

通过溶胶-凝胶法制备铁铕共掺杂的TiO_2(Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2)空心微球,采用XRD、TEM、BET和XPS等对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明:SiO_2微球表面均匀地包覆了1层TiO_2,超声有利于提高SiO_2@TiO_2复合微球间的分散性,同时也发现煅烧前对SiO_2@TiO_2复合微球进行研磨处理后所得的Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球部分塌陷,而未研磨和煅烧后研磨所得Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球完整性较好。XRD和BET分析表明,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球为锐钛矿且具有良好的介孔结构,铁铕共掺杂在TiO_2空心微球中产生协同作用,使Fe3+-Eu3+/TiO2空心微球的粒径进一步减小,比表面积增大。当Fe~(3+)的掺杂量为1.0%、Eu~(3+)的掺杂量为0.5%时,Fe~(3+)-Eu~(3+)/TiO_2空心微球的光催化活性最高。     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

TiO_2/ACF光催化降解甲基橙废水性能研究

以活性炭纤维(ACF)为载体,采用溶胶-凝胶法制备活性炭纤维负载二氧化钛复合材料(TiO_2/ACF)。以甲基橙为模型化合物,研究TiO_2/ACF对染料废水的光催化降解活性,考察光照时间、溶液初始浓度、pH值、光强、重复使用次数等因素对甲基橙溶液去除率的影响。结果表明,TiO_2/ACF对甲基橙废水具有较好的光催化降解活性和重复利用性,ACF吸附和TiO_2光催化产生了协同作用。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。     

Pb、N和Fe共掺杂光催化剂制备及处理大红染料废水的应用

采用溶胶-凝胶法制备出Pb、N和Fe共掺杂TiO2光催化剂。通过大红染料溶液的光催化降解反应,考察了制备和反应条件对共掺杂TiO2催化剂活性的影响。结果表明:在500℃,当Pb、N和Fe与Ti的原子比为0.7∶1.5∶0.6∶100,焙烧2h,TiO2光催化剂活性最大,大红染料的降解率达到99%。     

助催化剂NiCoP修饰改性增强半导体TiO2的光催化性能

为了增强半导体TiO_2的光催化性能,采用相对简便的磷酸盐还原法制备了双金属磷化物NiCoP,并且首次将NiCoP作为助催化剂对半导体光催化剂TiO_2进行修饰改性。以罗丹明B(RhB)染料溶液为污染物模型,对NiCoP/TiO_2复合材料的光催化活性进行测试。实验结果表明,与纯TiO_2和纯NiCoP相比,适量的NiCoP修饰使TiO_2催化剂的光催化降解性能明显增强;其中,NiCoP的负载量为0. 25%时,NiCoP/TiO_2复合材料光催化活性最高,对RhB的降解效果最佳。电化学测试表明,复合材料活性增强的主要原因是NiCoP与TiO_2发生相互作用,促进了光生电荷的分离,提高了其迁移效率。紫外-可见漫反射光谱证实,NiCoP负载后使得半导体催化剂的光谱响应范围稍有拓宽。同时,自由基捕获实验证明·OH、·O_2~-为该降解反应的主要活性物种。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2MoO_6复合光催化剂制备及光催化芬顿协同降解苯酚

光催化–芬顿技术耦合可高效降解有机污染物。本研究采用溶剂热法制备了Fe(Ⅲ)掺杂rGO/Bi_2Mo O_6复合催化剂(Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6),通过外加H_2O_2构建了光催化–芬顿协同体系,可见光照射3 h后对苯酚的降解率(82%)远高于单独光催化(18%)或芬顿反应(48%),进一步优化条件对苯酚可实现完全降解。这主要是通过Fe得失电子实现价态的转变,并以此作为桥梁实现光催化–芬顿的协同作用。同时石墨烯的优异导电性能不仅克服了光催化中光生电子空穴难以分离的问题,而且促进了Fe~(3+)/Fe~(2+)的循环反应,促使芬顿反应产生更多的羟基自由基(·OH),进一步提高了苯酚的降解效率。实验考察了Fe(Ⅲ)含量、催化剂投加量、H_2O_2含量以及p H等因素对协同降解效果的影响。淬灭实验证明·OH是协同降解体系中最主要的活性物种,·O_2~–和h~+对降解活性也会产生一定的影响,结合实验结果提出了Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6光催化–芬顿协同降解苯酚的机理。     

氮掺杂改性TiO_2多孔薄膜光催化降解4-硝基苯酚

本文采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO_2光催化剂,并对N掺杂TiO_2进行了改性,分别以P25、N掺杂TiO_2、改性的N掺杂TiO_2为原料,通过逐步研磨、旋转涂膜以及高温煅烧制得三种多孔薄膜,并对其进行了表征。场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察结果显示,煅烧后薄膜呈现显著的多孔结构。以4-硝基苯酚(4-NP)溶液为目标污染物,研究紫外光下TiO_2多孔薄膜的光催化性能,确定最佳降解条件,并研究了薄膜耐用性以及三种薄膜对4-NP的光催化性能的比较。结果表明,三种多孔薄膜中,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜光催化性能最佳,10mg/L的4-NP溶液吸附30min,在pH=2条件下180min,降解率达到了90%以上,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜单次降解180min,循环使用4次的降解率仍接近80%,显示了薄膜具有较好的可耐用性。     

改性煤矸石/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以盐酸改性煤矸石(hydrochloric acid modification gangue,简称HAG)为载体,采用溶胶-凝胶法制备改性煤矸石负载TiO_2的光催化复合材料TiO_2/wHAG(w:HAG的质量分数,%)。以紫外灯(一类可以产生较大有效范围的紫外光的光源)为光源,以罗丹明B降解为废水降解模型考察复合材料的光催化活性。采用SEM、FT-IR和XRD对TiO_2/wHAG复合材料的表面形貌、光谱特征和晶相结构等进行了表征。结果表明:改性煤矸石与TiO_2之间生成了Ti—O—Si共价键,结合牢固。TiO_2/45HAG与TiO_2相比,其光催化活性和静态吸附性能分别提高了30%和4.1%。另外,改性煤矸石作为载体可减少TiO_2粒子的团聚,并且能保持其原有的表面性质以及晶体结构。     

Fe-AO-PAN纳米纤维催化剂的制备及其对活性橙K-GN染料降解的催化

采用静电纺制备聚丙烯腈纳米纤维,将其浸泡在盐酸羟胺溶液中进行改性,获得偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维(AO-PAN),再将AO-PAN与三氯化铁溶液在室温下反应,得到聚丙烯腈铁的配合物(Fe-AO-PAN),并采用SEM、FT-IR和EDAX能谱分析方法对其进行表征。然后将其作为非均相Fenton反应催化剂用于活性橙K-GN染料的氧化降解反应中,同时研究了吸附不同Fe3+量的聚丙烯腈纳米纤维对脱色率的影响,并用可见光分光光度计测量不同降解程度的染料吸光度。结果表明,偕胺肟改性聚丙烯腈纳米纤维与Fe3+发生了配位反应,从而制成了Fe-AO-PAN纳米催化剂,而且催化剂中Fe3+含量的增加会促进活性橙K-GN染料的氧化降解。     

硝酸改性活性炭纤维负载TiO_2对水中亚甲基蓝的光催化降解研究

选用活性炭纤维(ACF)为载体,硝酸为改性试剂,亚甲基蓝降解率作为活性评价指标,通过正交试验设计确定了TiO_2/改性ACF光催化剂的最佳改性条件。结果表明,最佳改性条件为:硝酸浓度为6mol/L,真空浸渍时间为120min,真空浸渍次数为2次,烘干温度为200℃。分别在有无紫外光照射情况下进行了重复使用实验,结果表明亚甲基蓝的降解是基于TiO_2的光催化氧化活性,使用5次后,TiO_2/改性ACF光催化剂对亚甲基蓝的降解率仍高达99.8%以上。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

酒石酸铁改性废旧棉织物Fenton反应催化剂的制备及其应用性能研究

为了促进废旧棉织物的综合利用,使用酒石酸通过轧—烘—焙工艺对废旧棉织物进行改性反应以在其表面引入羧酸基,然后将改性后的废旧棉织物与Fe~(3+)反应制备酒石酸铁改性废旧棉织物,重点考察了酒石酸和NaH_2PO_4浓度以及焙烘温度对废旧棉织物表面羧酸基和Fe~(3+)含量的影响,并使用SEM和FTIR等对其进行表征。最后将酒石酸铁改性废旧棉织物作为非均相Fenton反应光催化剂对偶氮染料酸性红88进行氧化降解反应并评价其催化活性。结果表明,酒石酸与棉纤维表面羟基通过酯化反应而引入的羧酸基,能进一步与Fe~(3+)发生配位反应,由此可以制备酒石酸铁改性废旧棉织物。酒石酸和NaH_2PO_4浓度的增加以及焙烘温度的升高均能够显著增加酒石酸铁改性废旧棉织物表面Fe~(3+)含量。当酒石酸浓度为10%(质量分数)、NaH_2PO_4浓度为5%(质量分数)和焙烘温度为180℃时,废旧棉织物的改性效果最好。酒石酸铁改性废旧棉织物在光辐射条件下能够加速染料降解反应,其表面Fe~(3+)含量的增加能够提高其催化活性。此外,H_2O_2浓度为4.5mmol·L~(-1)、pH值为6及较高温度时染料降解效果最佳。棉纤维表面的染料对酒石酸铁改性废旧棉织物的光催化活性略有影响。     

联吡啶铁铜双金属负载PAN纤维的制备及其可见光催化性能研究

通过配位作用将Cu~(2+)引入到负载2’2联吡啶铁络合物(Fe(bpy)~(2+)3)的偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维上,制备了联吡啶铁铜双金属负载改性PAN纤维催化材料,分别使用FT-IR、DRS和XPS技术对其进行表征,并考察了其作为非均相Fenton催化剂在有机染料罗丹明B氧化降解过程中的光催化性能。结果显示,该催化剂中Cu~(2+)能够通过羟基和Fe~(2+)发生相互作用,并将催化剂光响应范围拓展至整个可见光区。当催化剂中m(Cu)/m(Fe)为1.07时,催化剂显示出最高的光催化活性,而且Cu~(2+)的引入也显著提升了该催化剂的p H值适用性和可见光利用率。     

Ag/TiO2复合物的低温合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸银为原料，采用溶胶凝胶与溶剂热相结合的方法，在低温(120℃)条件下制备了Ag/TiO₂复合物。采用SEM、EDS、XRD、XPS、DRS等对样品进行表征并对其光催化性能进行测试。结果表明：所合成的Ag/TiO₂(3%)复合物具有最佳的光催化效果，光催化活性最高，在100 W高压汞灯照射下光反应90 min对30 mg/L的活性Red 24染料的降解率就能达到100%;在500 W氙灯照射下150 min对30 mg/L的活性Red 24的降解率能达到92.6%;在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上，具有优异的紫外/可见光光催化活性。研究结果为低温合成复合光催化材料的研究提供一种有效的思路。     

改性PAN纳米纤维铁配合物的制备及其催化降解染料性能的比较研究

分别以聚丙烯腈(PAN)纳米纤维和普通PAN纤维为原料,经偕胺肟改性和Fe3+配位反应制备了两种改性PAN纤维铁配合物。考察和比较了偕胺肟改性和Fe3+配位反应中两种纤维的腈基转化率及其配合物中铁含量的变化。然后在表征的基础上分别将两种改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂应用于偶氮染料活性红195的氧化降解反应中,研究了两者在暗态和可见光辐射条件下的催化降解性能。结果表明,PAN纳米纤维比普通PAN纤维更容易发生偕胺肟改性和Fe3+配位反应。PAN纳米纤维铁配合物对可见光吸收性能略低于普通PAN纤维铁配合物。在染料的氧化降解反应中,PAN纳米纤维铁配合物具有更好的催化活性和稳定性,尤其在暗态时表现得更为突出。     

Cu2O-WO3复合物的制备及其光催化性质研究

采用室温液相还原法制备了Cu2O微米立方块和Cu2O-WO3复合物,利用XRD和FESEM对产物进行了表征。研究了太阳光照下氧化亚铜微米立方块对不同染料的光催化降解性能,结果表明合成产物对阴离子染料有较好的降解效果,对阳离子染料降解效果不明显。Cu2O-WO3复合物对阳离子染料亚甲基蓝的光催化活性明显高于纯的Cu2O,其中10%Cu2O-WO3复合物的光催化效果最好。借助荧光光谱分析了复合物提高阳离子染料亚甲基蓝的光催化效果的原因。