低温溶胶法制备W、N-TiO_2/SiO_2/Fe_3O_4磁性光催化剂降解动力学研究

采用低温溶胶法制备W、N-Ti O2/Si O2/Fe3O4磁性光催化剂,研究其对有机污水中的甲基橙暗反应吸附规律和光反应催化降解性能。用所制备的W、N-Ti O2/Si O2/Fe3O4磁性光催化剂降解不同浓度的甲基橙,得出其降解反应为一级反应;符合Langmiur-Hinshelwood(L-H)动力学模型,反应速率常数k=2.18 mg/(L·min),表观吸附平衡常数K=0.075(L/mg);反应半衰期随着初始浓度的增加而延长。     

TiO2掺杂CeO2催化超声降解甲基橙

以合成TiO2掺杂CeO2作为催化剂,以超声降解甲基橙反应为模型,研究了各种因素对TiO2掺杂CeO2催化超声降解甲基橙溶液的影响。结果表明,在TiO2(掺杂CeO2)催化剂作用下超声降解甲基橙的效果明显优于单纯以锐钛矿型TiO2催化时的情况。TiO2(掺杂CeO2)用量为0.5 g/L～1.0 g/L、超声波频率为25 kHz、输出功率为1.0 W/cm2、pH值为1.0～3.0时,初始浓度为20 mg/L的甲基橙水溶液在80 min左右基本可降解完全,COD的去除率达到了99.0%。     

H_2O_2处理H_4SiW_(12)O_(40)/SiO_2光催化降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法将Keggin型H4Si W12O40负载在Si O2上,并用30%H2O2溶液对其进行敏化,制得H4Si W12O40/Si O2/H2O2光催化剂,分别利用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)对该光催化剂进行表征分析,结果表明H4Si W12O40高度分散在Si O2上,并且经过H2O2溶液处理的光催化剂在935.2 cm-1出现了一个较弱的过氧基吸收峰,这与过氧多酸化合物的吸收峰较一致。另外,进行甲基橙模拟废水溶液在黑暗条件下的吸附-脱附平衡实验,结果表明在30 min达到吸附-脱附平衡,故优化组实验选择在黑暗下搅拌30 min以达到吸附-脱附平衡。接着对甲基橙的初始浓度、溶液p H以及催化剂用量进行优化。实验发现,在甲基橙初始浓度为15 mg·L-1,溶液p H为1.0,催化剂的用量为6 g·L-1的优化情况下,光降解3.0 h,甲基橙的降解率达到99.0%,H4Si W12O40/Si O2/H2O2光催化降解甲基橙溶液的过程符合一级动力学反应规律;且H4Si W12O40/Si O2/H2O2对甲基紫、孔雀石绿、亚甲基蓝、罗丹明B和甲基红均具有较高的光催化活性,降解率达87.5%~100.0%。     

纳米TiO2光催化水泥降解甲基橙的研究

光催化剂与建筑材料的结合是光催化领域一个重要的发展方向.文中以添加纳米TiO2的水泥为研究对象,以甲基橙的光催化降解活性为指标,考察了光催化水泥用量、水泥中TiO2的含量、水泥水化龄期以及甲基橙初始浓度对甲基橙降解效果的影响.结果表明,在紫外光照射下,当甲基橙的初始浓度为5 mg/L,光催化水泥用量为3 g/L,水泥中TiO2含量为5%时,光催化效率最高;延长水泥水化龄期,光催化水泥对甲基橙的吸附性能和降解性能均有所下降;提高甲基橙初始浓度,可以增强光催化水泥对甲基橙的吸附性能,当初始浓度达到15 mg/L时,光催化水泥的吸附量可达54.5%.     

铈掺杂TiO2光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂不同量Ce的TiO2纳米粒子,利用UV-Vis漫反射光谱及XRD等对所制备样品进行表征和解释,以高压汞灯为光源,甲基橙水溶液的脱色为模型反应,研究了CeO2/TiO2的光催化降解反应活性.实验发现掺杂Ce的TiO2纳米粒子反射光谱特性向可见光方向红移到了500 nm;掺杂Ce的TiO2纳米粒子比纯的TiO2纳米粒子对光的吸收率高、吸收能力强;掺杂的Ce4+仅有少量进入TiO2晶格中,而大部分的Ce4+没有进入TiO2晶格中,而是以小团簇的CeO2形态均匀地分散在TiO2纳米粒子中或者是覆盖在其表面上,说明掺杂Ce能提高TiO2光催化反应活性,且掺杂Ce量有最佳值.实验结果表明在TiO2中掺杂Ce的摩尔百分含量为2%,甲基橙起始浓度为20 mg·L-1,CeO2/TiO2用量为0.400 g,双氧水用量为5.88 mmol·L-1,pH值为6.4时,光照8 h,甲基橙的脱色率可达96.8%.     

UV/TiO2降解矿井水CODcr中SO2-4,HCO-3和Cl-的影响及动力学研究

探讨矿井水中SO2-4, HCO-3和Cl-对TiO2光催化降解矿井水化学需氧量-铬法(CODcr)性能的影响. 用阴离子树脂充分过滤掉矿井水中阴离子, 再用Na2SO4, NaHCO3和NaCl分别配制其在矿井水中单一存在的浓度, 使用自制的TiO2在紫外灯照射下光催化降解矿井水中CODcr. 当3种离子单独存在时, 它们均能使光催化CODcr的降解率下降, 影响大小依次是HCO-3＞SO2-4＞Cl-, 在Cl-为低浓度4.45 mmol·L-1对CODcr降解率有轻微促进作用. 采用 Langmuir-Hinshelwood机制分别研究了矿井水CODcr在SO2-4, HCO-3 和Cl-离子单独存时的光催化降解动力学, 降解模式符合准一级反应动力学方程. 在pH 7.9～8.7和辐照强度为紫外光辐照强度70 μW·cm-2条件下, 含HCO-3矿井水的Kr为31.45 mmol·L-1·min-1, Kb为0.56 L·mmol-1;含SO2-4矿井水的Kr为37.31 mmol·L-1·min-1, Kb为0.779 L·mmol-1;含Cl-矿井水的Kr为39.68 mmol·L-1·min-1, Kb为0.739 L·mmol-1.     

(BiO)_2CO_3光催化剂的制备及性能

以硝酸铋和碳酸钠为原料在60℃条件下合成次碳酸铋((Bi O)2CO3)光催化剂。以亚甲基蓝、苯酚和甲基橙为光催化反应的模型化合物,考察了(Bi O)2CO3光催化剂在紫外光和可见光下光催化活性;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术,研究了(Bi O)2CO3光催化剂表面羟基自由基的生成;添加各种清除剂,探究了(Bi O)2CO3光催化剂起主要催化作用的基团。结果表明:(Bi O)2CO3具有很好的可见光和紫外光光催化活性。紫外光照射下(Bi O)2CO3光催化剂比Ti O2光催化剂具有更高的光催化活性;在紫外光条件下(Bi O)2CO3和Ti O2光催化降解苯酚、甲基橙、亚甲基蓝的活性依次增高,并且,(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙和亚甲基蓝的降解率分别达到94.3%,95.6%。可见光条件照射下,各种清除剂对(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙的影响表明,反应体系所产生的·OH,h+,·O-2都起着很重要的催化降解作用,其中·O-2起着最主要的作用。     

Fe、C包覆金红石型TiO2可见光催化H2O2降解阿特拉津的研究

以Fe、C包覆金红石型TiO2(Fe-C-R)为光催化剂,以阿特拉津作模型污染物,研究了Fe-C-R可见光催化H2O2降解阿特拉津的反应特性。表明Fe-C-R能可见光催化H2O2降解阿特拉津,反应45 min,阿特拉津的降解率达98%;通过对反应体系的荧光光谱分析显示,阿特拉津的降解涉及羟基自由基(·OH)的产生与参与,并且与单纯的金红石型TiO2(R)降解阿特拉津的反应机理是不同的。     

Gd/TiO2气相光催化降解乙烯的动力学研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备了Gd3 掺杂TiO2光催化剂Gd/TiO2,以乙烯作为模拟污染物进行气相光催化降解实验,研究乙烯的流速、催化剂的粒径、热效应、反应温度等动力学因素对光催化降解反应的影响.结果表明,乙烯的流速≥20mL·min-1时,光催化活性趋于稳定;粒径大小对光催化活性基本上没有影响.乙烯在纯TiO2和Gd/TiO2样品上的光催化氧化是一级反应,光催化活性随着反应温度的升高而增强,其中,Gd/TiO2样品的光催化性能随反应温度的变化更显著.纯TiO2和Gd/TiO2样品的表观活化能分别为21.5 kJ·mol-1和16.3 kJ·mol-1,反应活化能降低,反应速率加快可能是纯TiO2掺杂Gd3 后光催化活性提高的动力学方面的原因.     

钒掺杂TiO_2粉体的制备及性能

严重的环境和能源问题推动了对以TiO2为主的半导体光催化材料的研究.金属阳离子掺杂TiO2,可以有效地提高光催化材料对可见光的响应及光催化性能.该文作者采用水相法制备以不同比率掺杂钒的TiO2粉体,并用H2SO4溶液浸渍处理,研究掺杂比率对粉体吸收光谱和光催化降解甲基橙的影响.结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光波长响应阈值移至600 nm左右,大大提高了TiO2对可见光的吸收;钒的掺杂比率(摩尔分数)为2.5%时,粉体在普通日光灯下照射6h,对甲基橙的降解率达到69%,高于纯TiO2粉体;硫酸修饰则提高了掺杂钒的TiO2粉体的光催化性.     

金属Ag表面修饰Bi掺杂TiO_2光催化剂的制备与性能研究

以钛酸四丁酯和五水合硝酸铋为原料,采用溶胶-水热法制备了Bi掺杂TiO2颗粒;以硝酸银为银源,通过表面沉积法实现了金属Ag对Bi掺杂TiO2的表面修饰。应用X射线粉末衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对产品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,考察了所制Ag/Bi-TiO2样品的降解效果,并详细探讨了Bi掺杂量与Ag沉积量对光催化性能的影响;实验结果表明,3%Ag/10%Bi-TiO2的光催化活性最高,100 min内甲基橙的降解率可达75.6%。     

双通TiO2纳米管阵列光催化膜的研制

采用阳极氧化法,在钛箔上制备TiO2纳米管阵列,并利用HF气体去处其阻挡层,并作了SEM,Uv-Vis表征,表明获得了具有光催化性能的双通TiO2纳米管阵列.以双通TiO2纳米管阵列为光催化剂,在紫外光照射下进行甲基橙的降解实验,2 h内甲基橙降解率可以达到86%(A=484 nm),发现其光催化降解甲基橙的效果明显较好.     

稀土改性Ni/TiO_2光催化剂及其重复利用催化活性

用溶胶-凝胶法制备了La或Ce改性的0.3%Ni/TiO2(即La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2),考察了La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2在催化降解甲基橙水溶液过程中的重复利用性能,并用XRD、N2吸附-脱附以及XPS等手段对催化剂进行了表征分析。研究表明,适宜La和Ce掺杂量(La/Ti、Ce/Ti摩尔比)分别为0.15%和0.1%,适宜焙烧温度为400℃。在酸性条件下(pH=3),La-Ni/TiO2和Ce-Ni/TiO2与Ni/TiO2光降解甲基橙的能力相当,但La或Ce掺杂使Ni/TiO2催化剂的重复使用能力提高。催化剂上存在低结合能的低价钛离子(如Ti3+),低价钛离子的含量和结合能大小是衡量催化剂光催化降解活性的重要因素。可能是La或Ce使催化剂在使用过程中低价钛离子得到较好保留,从而使催化剂活性得到较好维持,催化剂重复使用性能提高。     

纳米SiO2-壳聚糖复合膜对甲基橙的吸附脱色研究

[目的]评估纳米SiO2-壳聚糖复合膜对甲基橙的吸附脱色效果.[方法]研究不同吸附剂、复合膜投加量、甲基橙初始浓度、pH值、无机盐类等条件对甲基橙脱色效果的影响.[结果]在复合膜质量浓度为1 g/L条件下,对10 mg/L、pH为2.88的甲基橙的最高脱色率可达100%.无机盐类(Cl-、NO2-、NO3-、PO43-、CO32-)对脱色效果都具有较强的抑制作用;拟二级动力学模型能很好地描述整个吸附过程,分子内扩散模型是其中一个限速步骤;吸附等温线符合Langmuir模型.[结论]将壳聚糖负载于纳米SiO2表面,对壳聚糖吸附甲基橙具有一定的促进作用,可提高壳聚糖的利用价值.     

铈或钕掺杂TiO2光催化陶瓷及其自洁净抗菌性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在陶瓷表面覆盖了Ce或Nd掺杂的TiO2薄膜.稀土掺杂量为Ce/TiO2=0.007,Nd/TiO2=0.003(摩尔比)时,铈或钕掺杂TiO2光催化陶瓷分别对甲基橙的降解率最大.稀土掺杂TiO2光催化陶瓷对大肠杆菌的抗菌率高达99%,较纯TiO2光催化陶瓷的91%更高.     

水热法制备氮、铁共掺杂TiO_2研究

以钛酸正丁酯为前躯体,硝酸铵和九水硝酸铁为氮、铁掺杂源,利用水热法制备了氮、铁共掺杂TiO2粉体。采用XRD、FE-SEM、EDS、BET、FT-IR等手段对所制备粉体进行了表征。结果显示:共掺杂TiO2粉体为锐钛矿型,呈球状,粒径为9.2 nm,较高的比表面积201 m2/g。对甲基橙溶液的光降解实验结果表明,在350W氙灯(模拟自然光)条件下,共掺杂的TiO2对于甲基橙的降解率为96.4%,光催化活性高于P25。在太阳光下,光照4 h,对甲基橙的降解率达到84.5%。     

溶胶-凝胶法制备TiO2/硅藻土复合材料及其光催化性能

采用焙烧、酸洗等工艺预处理硅藻土，以改性硅藻土和钛酸丁酯为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂/硅藻土复合材料，采用XRD、SEM、FT-IR、TG等手段对其进行分析表征，以甲基橙为降解对象考察其光催化性能。结果表明：硅藻土表面均匀负载着锐钛矿型的二氧化钛，晶粒尺寸为35.76 nm。负载比2∶1、pH为>2～3、焙烧温度500℃制备的TiO₂/硅藻土复合材料的光催化性能最好，热稳定性良好。当TiO₂/硅藻土复合材料投入量为1 g/L,对60 mL(10 mg/L)的甲基橙溶液60 min内的降解率达到92%。     

团簇花状MgO吸附甲基蓝的性能研究

以菱镁矿和(NH₄)₂SO₄焙烧处理得到的硫酸镁浸出液为原料，氨水为沉淀剂，采用水热法制备花球状Mg(OH)₂，经煅烧得到团簇花状MgO。采用XRD、SEM、BET分析手段对MgO进行了表征，并考察了MgO对甲基蓝的吸附性能。结果表明：MgO具有特殊的形貌提供了高比表面积达117.20 m²·g^-1。在吸附实验中，吸附在10 min达到平衡；吸附符合拟二阶动力学模型，等温线模型符合Langmuir模型；在20℃时最大吸附容量可达740.74 mg·g^-1。     

钇掺杂TiO2介孔材料可见光催化降解甲基橙的研究

以非离子表面活性剂三嵌段共聚物聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚P123和聚乙二醇(PEG)为复合模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了介孔TiO2光催化剂.研究了催化剂制备条件和反应条件对光催化性能的影响.Y掺杂后,催化剂的可见光催化降解甲基橙活性增加.用BET、XRD和FT-IR等对催化剂进行了表征.     

介孔TiO2的制备及光催化脱色性能研究

采用溶胶-凝胶法在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助下制备了TiO2光催化剂,以甲基橙为模拟有机污染物对催化剂的光催化脱色性能进行了考察.用BET比表面对所制备的催化剂进行了表征,结果表明当nCTAB∶nTBOT比为1∶4,锻烧温度为450℃时,制备的TiO2为介孔；试验制备的TiO2对甲基橙光催化脱色活性是市售TiO2的2倍.