铜离子掺杂二氧化钛光催化板式微反应器

将微反应器技术应用于光催化反应是一项新兴且极具潜力的技术创新.采用金属蚀刻技术制造了板式微反应器,并通过溶胶-凝胶法在微反应器中负载了铜离子掺杂改性的TiO₂光催化剂涂层.使用X射线衍射分析、扫描电子显微镜以及紫外-可见漫反射吸收光谱对催化剂进行表征,并以甲基橙的降解反应来评价微反应器的光催化效果.结果表明,铜离子掺杂能够有效提高微反应器的光催化性能,掺杂浓度为0.04%(摩尔比于Ti)时效果最优,能够在90 s的停留时间内使初始浓度为10 mg·L^-1的甲基橙溶液降解45%;光催化微反应器中甲基橙的降解过程为不完全氧化的动力学一级反应,其反应速率常数(k)远高于常规反应器体系,并随着甲基橙溶液初始浓度(C₀)的减小而增大,且lnk-lnC₀具有良好的线性关系.     

铋及钴掺杂TiO2陶瓷负载膜的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,Co(NO₃)₂·6H₂O为钴源,采用溶胶-凝胶法在陶瓷基片上分别制备了应用于固定式光催化反应器的Bi-TiO₂复合膜及Co-TiO₂复合膜。研究了涂膜方式及煅烧升温速率对膜表面形态的影响,并以甲基橙溶液为目标降解物,对比了旋涂法及浸渍提拉法制备的薄膜在不同升温速率下的光催化活性。通过热分析仪(TG-DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段分析了掺杂薄膜的结构。结果表明,采用旋涂法制备的薄膜与陶瓷基体结合较为紧密,而浸渍提拉法制备的薄膜催化活性较高。当煅烧温度为500 ℃,升温速率为10 ℃/min时,其对甲基橙的降解率较高。当摩尔比为0.010时Bi-TiO₂复合膜的催化活性较佳,100 min光降解甲基橙比率达到8.10%。钴或铋掺杂TiO₂均可提高TiO₂催化剂的光催化活性,Bi-TiO₂膜的催化活性优于Co-TiO₂膜。     

钒掺杂二氧化钛光催化活性研究

二氧化钛凭借优异的光催化性能,越来越受到人们的广泛关注和重视。以钛酸四丁酯为原料,利用水解-水热-干燥/煅烧工艺制备得到未掺杂TiO₂光催化剂和掺钒TiO₂光催化剂,利用其对甲基橙溶液的降解率做了比较分析。结果表明,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备钒掺杂TiO₂光催化剂是可行的。制备V/TiO₂产品的最佳工艺条件：钒钛质量比为6∶100、水热温度为160 ℃、水热时间为12 h,120 ℃下干燥14 h。紫外光照射条件下,甲基橙光催化降解效率达到99.10%,降解时间小于45 min。     

色氨酸辅助合成光催化活性增强的球形纳米TiO2

以L-色氨酸（L-Trp）为生物模板,采用简单水解及煅烧后制备了球形结构TiO₂纳米光催化剂。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱和N₂吸附-解吸等方法对制得的TiO₂纳米材料进行表征。在催化剂合成过程中,L-Trp作为生物模板发挥至关重要的作用,能够指导球形结构纳米TiO₂的形成。考察了不同煅烧温度下制备的TiO₂样品光催化活性,结果表明550℃时制备的TiO₂样品具有优异的光催化活性,紫外光照射30min对甲基橙溶液的降解率达到95%左右,主要是由于较大比表面积和球形结构的协同效应。光催化剂稳定性实验表明,所制备的TiO₂纳米材料可作为一种实用有效的光催化剂用于紫外光照射下降解有机染料。同时,对L-Trp辅助下球形结构TiO₂纳米颗粒的可能生长机理进行讨论。     

TiO2光催化膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O₂粉体,并以聚乙烯醇和聚多巴胺为载体,采用浇铸法制备出Ti O₂光催化薄膜。对膜的耐水性和光催化降解性能进行了测试。结果表明,光照30min甲基橙的降解率为89.33%,光照60min甲基橙的降解率为93%。随着薄膜内Ti O₂添加量的增加,膜的光催化性能逐渐增强,在水中的吸水率逐渐降低。     

光催化降解甲基橙的研究

采用TiO2为催化剂,研究了光催化降解甲基橙的影响因素。结果表明:紫外光是比较有效的辐射光源;甲基橙溶液质量浓度为6 mg/L、TiO2加入量为0.5 g/L、pH值为2时,甲基橙降解率最大;添加少量的Fe3 可提高甲基橙的降解率,其最佳投加量为0.1 mmol/L。利用光催化降解有机染料废水具有广阔的发展前景。     

微波助离子液体中硫-钕共掺杂TiO2催化剂的制备及其微波强化光催化活性

在离子液体介质中,采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,用微波干燥法合成S和Nd共掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-S-Nd。分别采用IR、XRD、BET和SEM对催化剂结构进行测试与表征,以甲基橙为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,恒温（25 ℃）下分别利用微波辐射、紫外光照及微波辐射+紫外光照3种降解条件,着重考察Nd掺杂量和S掺杂量对TiO₂-S-Nd光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量5.6 mL、n(Nd)∶n(Ti)=0.015和n(S)∶n(Ti)=2时,经功率为350 W的微波加热干燥处理20 min的半成品催化剂,再在700 ℃高温炉焙烧2 h,制得TiO₂-S-Nd催化剂,具有较高的光催化降解活性。且在3种降解条件下,TiO₂-S-Nd对甲基橙降解率分别为12.11%、88.91%和100%,表明微波与紫外光照有较好的协同作用,即微波-紫外光照具有强化S和Nd共掺杂TiO₂-S-Nd催化剂降解甲基橙的效果,并且所制得的共掺杂TiO₂-S-Nd催化剂的光催化活性均高于单一S 或Nd掺杂TiO₂的光催化活性,说明S和Nd共掺杂也具有协同作用。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

氮掺杂TiO2/壳聚糖复合膜吸附和光降解染料

氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种有前途的有机染料废水处理材料,相对于传统的废水处理材料更具优势。在模拟太阳光照射下,用氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜对有机染料甲基橙溶液进行降解,通过吸附和光催化的双重作用,甲基橙的降解率可达99%。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合膜进行了表征,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明其壳聚糖中活性官能团 NH₂, OH在氮掺杂TiO₂ 复合膜中同时存在。研究表明,氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种高效节能的污水处理材料。     

ZrO2-CNB复合光催化剂的制备及其性能研究

以四苯基硼化钠和尿素作为原料，通过热聚合法，利用热诱导前驱体发生缩聚反应，合成硼掺杂石墨相氮化碳(CNB)。然后，将ZrO₂与CNB混合均匀，通过煅烧法制备了不同ZrO₂含量的复合光催化剂ZrO₂-CNB。以甲基橙作为降解目标化合物，探究了ZrO₂-CNB的紫外光催化性能，并通过加入各种自由基清除剂，考察了在紫外光照射条件下光催化反应体系中生成的活性物种。研究表明：在所制备的复合光催化剂ZrO₂-CNB中，含有质量分数为0.75%的ZrO₂的ZrO₂-CNB催化剂具有最高的紫外光催化性能；在优化实验条件下，当用紫外光照射反应体系80 min时，以其为催化剂的光催化降解体系对甲基橙的降解率高达85%。ZrO₂-CNB光催化反应机制表明，h⁺和·OH在光催化降解甲基橙反应体系中起到显著作用，特别是h⁺在光催化降解反应过程中起到最主要的作用。     

无定形态H3PW12O40/TiO2光催化剂降解有机染料

以钛酸丁酯和磷钨酸为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析和比表面分析对光催化剂进行表征。结果表明,H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂为无定形态,比表面积202 m²·g^-1,杂多阴离子保持了Keggin骨架结构。在TiO₂中掺杂H₃PW₁₂O₄₀,使催化剂的光响应范围扩展到可见光区,从而提高光催化活性。光催化剂对甲基橙、酸性红、罗丹明B和亚甲基蓝均有较好的光催化降解活性,催化剂易于分离,重复使用稳定性较好。对甲基橙降解的适宜条件为：1.7×10-5 mol·L^-1甲基橙溶液50 mL,H₃PW₁₂O₄₀/TiO2光催化剂用量0.03 g,500 W碘钨灯照射60 min,此条件下,甲基橙脱色率可达到96%。     

Y掺杂ZnO的制备及其光催化性能

采用化学沉淀法制备Y/ZnO光催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察Y掺杂的ZnO光催化活性,并采用X射线衍射、红外光谱和紫外漫反射等手段对其进行结构表征.结果表明,Y掺杂的ZnO光催化剂对甲基橙降解具有良好的活性.活性及催化剂结构表征结果表明,最佳Y掺杂质量分数为0.1%,以掺杂Y质量分数为0.1%的Y/ZnO为...     

纳米Cu2O光催化氧化降解甲基橙的实验研究

采用250 W的金属卤化物灯为光源,在自制纳米Cu₂O粉末悬浮体系中,以甲基橙为降解对象,研究了影响甲基橙光催化降解的各种因素,确定了最佳反应条件。结果表明,甲基橙溶液质量浓度为10 mg·L^－1、Cu₂O加入量为3 g·L^－1和pH为5时,甲基橙降解率可达94.58%,添加少量30%H₂O₂可提高甲基橙降解率,其最佳投加量为15 mL。     

复合催化剂ZnFe2O4/FeVO4的制备及光催化性能

为了降解污水中的有机染料,对复合催化剂ZnFe₂O₄/FeVO₄光降解有机染料进行了研究,以促进水中生物的健康生长和整个生态系统的平衡。通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)辅助水热法制备出了ZnFe₂O₄,通过水热法制得了FeVO₄,并按照ZnFe₂O₄和FeVO₄不同质量比合成了复合催化剂ZnFe₂O₄/FeVO₄。以甲基橙为降解染料,在相同条件下对ZnFe₂O₄、FeVO₄和复合催化剂ZnFe₂O₄/FeVO₄进行活性对比实验,结果表明,所合成的复合催化剂ZnFe₂O₄/FeVO₄是一种高效率催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)分析,可以看出ZnFe₂O₄和FeVO₄复合在了一起。在加入H₂O₂的条件下反应20 min,ZnFe₂O₄和FeVO₄对甲基橙的降解率分别为15%和25%,而复合催化剂ZnFe₂O₄/FeVO₄对甲基橙的降解率可以达到75%。此外,以ZnFe₂O₄/FeVO₄为样品考察了催化剂用量、H₂O₂浓度和pH值对催化活性的影响,结果表明,ZnFe₂O₄/FeVO₄样品的最佳催化条件为:溶液pH=5.0、H₂O₂浓度为0.044 mol/L、催化剂用量为1.0 g/L。     

液体中铈掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

室温下,在离子液体［Bmim］PF₆中,采用溶胶-凝胶法及微波辐射干法制备了铈掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Ce,并测试了TiO₂-Ce对甲基橙溶液的微波、紫外和微波-紫外条件下的降解率。着重考察了离子液体用量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度、焙烧时间和铈掺杂量等因素对TiO2-Ce催化活性的影响。结果表明,离子液体用量5.6 mL,掺杂硝酸铈与钛酸丁酯物质的量比n(Ce)∶n(Ti)=0.075,功率210 W的微波条件下干燥20 min,高温箱式电阻炉550 ℃焙烧2.0 h,制得的TiO₂-Ce催化剂具有较高的光催化活性。在微波、紫外和微波-紫外降解条件下,TiO₂-Ce对甲基橙降解率分别为4.78%、93.82%和99.12%。表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO₂-Ce催化剂降解甲基橙的作用。同时用XRD、IR、BET和SEM对TiO₂-Ce催化剂结构进行表征,结构分析表明,TiO₂中掺入铈后制得的催化剂具有粒径均匀以及半孔宽(2.485 2 nm)、孔容(0.314 5 mL·g^-1)、平均孔径(6.627 nm)和比表面积（94.934 m²·g^-1）均较大等特点,这也是TiO₂-Ce催化剂拥有较高的光催化活性的主要原因。     

α-FeO(OH)微球在光催化降解甲基橙中的应用

α-FeO(OH)在光催化降解偶氮染料方面已突显出其独特的优势。采用水热法制备α-FeO(OH)微球,并以此为催化剂,以甲基橙为目标降解物,考察α-FeO(OH)微球对甲基橙的吸附作用及α-FeO(OH)/H₂O₂/Vis体系对甲基橙的降解,探讨在α-FeO(OH)/H₂O₂/Vis体系中催化降解甲基橙的机理。采用XRD和SEM对催化剂进行表征,研究pH和H₂O₂浓度对催化性能的影响。结果表明,pH为6.5和H₂O₂浓度为1.2 mol·L^-1时,催化效果最佳,α-FeO(OH)微球和工业级α-FeO(OH)对甲基橙降解率分别为94.3%和28.6%,制备的α-FeO(OH)微球的催化效果明显优于工业级α-FeO(OH),α-FeO(OH)的性质与其结构和形貌关系较大。     

Ni、B共掺杂TiO2-陶粒光催化降解染料废水研究

采用溶胶-凝胶法制备陶粒负载Ni2O3和B元素共掺杂纳米TiO2可见光催化剂,以甲基橙为目标降解物,探讨了光催化氧化降解甲基橙的规律,考察了催化剂的焙烧温度、Ni元素和B元素掺杂量、催化剂投加量、甲基橙溶液初始浓度、初始pH值、反应温度等因素对甲基橙脱色效果的影响.结果表明:在600℃温度下焙烧的催化剂具有最佳光催化活...     

纳米Fe-ZnO晶体光催化降解染料废水

采用NAC-FAS工艺在醇水溶液中制备了纳米Fe-ZnO晶体,利用XRD、SEM和UV-Vis等方法对样品的结构及光学性能进行了表征。结果表明,随着Fe掺杂比例的增加Fe-ZnO的光催化活性增加,当Fe掺杂比例为9%时的纳米Fe-ZnO晶体光催化活性最优。双氧水和纳米Fe-ZnO晶体协同作用下可以增加对甲基橙的降解率,纳米Fe-ZnO晶体的质量浓度为10 g/L时对甲基橙的降解率最佳。     

纳米Fe-ZnO晶体光催化降解染料废水

采用NAC-FAS工艺在醇水溶液中制备了纳米Fe-ZnO晶体,利用XRD、SEM和UV-Vis等方法对样品的结构及光学性能进行了表征。结果表明,随着Fe掺杂比例的增加Fe-ZnO的光催化活性增加,当Fe掺杂比例为9%时的纳米Fe-ZnO晶体光催化活性最优。双氧水和纳米Fe-ZnO晶体协同作用下可以增加对甲基橙的降解率,纳米Fe-ZnO晶体的质量浓度为10 g/L时对甲基橙的降解率最佳。     

Ni、B共掺杂TiO2-陶粒光催化降解染料废水研究

采用溶胶一凝胶法制备陶粒负载Ni2O3和B元素共掺杂纳米TiO2可见光催化剂,以甲基橙为目标降解物,探讨了光催化氧化降解甲基橙的规律,考察了催化剂的焙烧温度、Ni元素和B元素掺杂量、催化荆投加量、甲基橙溶液初始浓度、初始pH值、反应温度等因素对甲基橙脱色效果的影响。结果表明：在600℃温度下焙烧的催化剂具有最佳光催化活性;B和Ni最佳掺杂量为3．0％;甲基橙脱色率随甲基橙初始浓度的降低、催化剂投加量的增加、反应温度的升高、初始pH值降低而增大;催化剂经重复使用后,仍具有较高的光催化性能。