不同形貌纳米ZnO的光催化性能研究

采用水热合成法在不同碱度下制备出纺锤状、片状和棒状纳米氧化锌(ZnO)粉体,并利用X射线衍射(XRD)和冷场扫描电镜(FE-SEM)对样品的物相结构和形貌进行了表征。以质量浓度为10mg/L的亚甲基蓝(MB)为目标污染物,研究了不同形貌纳米ZnO的光催化活性,并讨论了其生长机理及形貌对光催化性能的影响。结果表明,当n[Zn(NO3)2·6H2O]∶n(NaOH)=1∶5时,得到的片状纳米ZnO粉体的光催化活性最高。     

In2O3/CdS复合物的制备及光催化性能

以氧化铟(In_2O_3)纳米球作为基体,采用水热法制备了氧化铟/硫化镉(In_2O_3/CdS)复合光催化剂,并利用XRD、SEM等对所制备复合光催化剂进行了表征。结果表明:复合光催化剂由立方相的In_2O_3纳米球和六方相CdS棒状结构组成,且In_2O_3纳米球附着于CdS棒状结构表面上。光学性能测试和光降解实验发现:所得复合光催化剂与纯In_2O_3和纯CdS相比,不仅光响应范围增加,而且光催化亚甲基蓝(MB)的活性也得到显著改善。当In_2O_3/CdS中n(In_2O_3)∶n(CdS)=1∶4时,光催化效率改善尤为明显,当复合催化剂的质量为0.05 g时,MB转化率达到96.2%;这可能是由于CdS接受In_2O_3表面上的光生电子,减少了光生电子与空穴的复合机会,因而提高了光催化降解能力。     

异质结型ZnFe_2O_4-TiO_2纳米管阵列复合光催化剂对盐酸四环素的光催化性能研究

采用阳极氧化-浸渍法,制备了异质结型Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列复合光催化剂。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析方法对光催化剂进行了结构表征,并考察了在可见光照射条件下Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列对TC降解的光催化性能。结果表明,Zn Fe_2O_4-Ti O_2纳米管阵列能有效降解盐酸四环素(TC)。低浓度TC降解效果比高浓度好,酸性条件有利于光催化反应,投加适宜浓度的H_2O_2(10 mmol/L)时会和催化剂产生协同效果,H2O2浓度过低或过高,催化效果均下降。在20~40℃范围内,高温有利于提升催化反应速率。阴离子对催化效果有抑制作用,其中CO_3~(2-)的抑制作用最强。所制备的复合催化剂具有较好的实际应用价值。     

混合溴源制备Sb_2O_3/BiOBr及其对水产养殖废水的降解

以混合溴源制备BiOBr,通过水热法制备Sb_2O_3/BiOBr复合光催化剂。在模拟可见光条件下研究了复合光催化材料对水产养殖废水中NH_4~+-N的去除效果。结果表明,当Sb_2O_3的掺杂量为3%,n(NaBr)∶n(CTAB)=1∶1,催化剂用量0.4 g/L时对NH_4~+-N的降解率最高,2 h内NH_4~+-N的降解率达到了89.1%。这与复合物表面羟基(—OH)的产生及其表面强内电场(110)晶面的暴露密切相关。     

纳米ZnO/SnO2粉体的制备及其光催化性能的研究

以SnCl4·5H2O、ZnNO3·6H2O、HCl、NaOH为原料,采用共沉淀法制备出纳米ZnO/SnO2纳米复合催化剂粉体,以降解甲基橙溶液反应为模型,考察了不同比例ZnO/SnO2纳米粉体的光催化活性,探讨了煅烧温度对催化剂催化活性的影响.并用差热失重分析仪(TG/DSC)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)测试手段对其进行了表征.结果表明:ZnO复合SnO2后,光催化活性明显提高,其中以ZnO/SnO2在ZnO∶SnO2=4∶1的情况下复合催化剂光催化性能最优;热处理温度在650℃保温时间2h所得到的复合催化剂催化性能最好.     

Cu/Zn/Al催化甲醇乙醇一步合成异丁醛

采用水热合成-并流共沉淀法制备了CuO-ZnO-Al_2O_3三元催化剂用于甲醇乙醇一步合成异丁醛反应。通过H_2-TPR、XRD、BET对CuO-ZnO-Al_2O_3进行了详细的表征,并考察了CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂催化合成异丁醛时的n(甲醇)∶n(乙醇)、反应温度及反应压力等条件对催化活性的影响。结果表明,反应温度为250℃、反应压力为2.3 MPa、n(甲醇)∶n(乙醇)=2.7∶1,乙醇转化率最高可达95.1%,异丁醛收率为69.8%。与共沉淀CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂进行对比,结果表明,反应时间360 h,以CuO-ZnO-Al_2O_3为催化剂时,乙醇转化率最高为78.1%,异丁醛收率为45.9%;以CuO/ZnO/Al_2O_3为催化剂时,乙醇转化率最高为70.5%,异丁醛收率为39.9%。水热合成-并流共沉淀法制备的CuO-ZnO-Al_2O_3催化剂具有更优异的催化活性。     

石墨相氮化碳活化过硫酸钠暗反应降解亚甲基蓝

采用石墨相氮化碳(g-C_3N_4)和过硫酸盐(PS)的异相体系,在暗反应条件下处理亚甲基蓝印染废水(MB)。结果表明:光照不是反应发生的必要条件,暗反应条件下,溶液初始pH为5、反应温度为室温(30℃)、g-C_3N_4投加量为0.8 g/L、PS投加量为0.5 g/L时,反应10 min MB降解率可达92.86%,60 min降解率仍稳定在90%以上。通过自由基捕获实验,确定·OH、SO_4~(·-)、h~+与O_2~(·-)均为参与g-C_3N_4/PS暗反应降解MB的活性物质,其作用程度依次降低。催化剂循环使用4次后性质稳定,对MB去除率仍在85%以上。     

纳米ZnO光催化处理养殖废水中盐酸四环素污染的研究

用硝酸锌与氢氧化钠反应,制备纳米ZnO光催化剂,用于养殖废水中盐酸四环素污染的光催化处理。在紫外光照射下,讨论了ZnO煅烧温度、煅烧时间、投加量、H_2O_2质量浓度、反应时间以及盐酸四环素初始浓度等对光催化处理效果的影响。XRD、SEM的表征结果显示,纳米ZnO光催化剂的平均粒径为34. 14 nm,纳米ZnO光催化处理养殖废水中盐酸四环素污染的优化条件为:紫外光下盐酸四环素浓度0. 01 g/L,纳米ZnO于350℃煅烧0. 5 h,投加量0. 3 g/L,H_2O_2质量浓度0. 4 g/L,反应4 h。优化条件下,养殖废水中盐酸四环素的平均去除率可达91. 12%,有较好的稳定性和重复利用性。     

纳米ZnO光催化处理养殖废水中盐酸四环素污染的研究

用硝酸锌与氢氧化钠反应,制备纳米ZnO光催化剂,用于养殖废水中盐酸四环素污染的光催化处理。在紫外光照射下,讨论了ZnO煅烧温度、煅烧时间、投加量、H_2O_2质量浓度、反应时间以及盐酸四环素初始浓度等对光催化处理效果的影响。XRD、SEM的表征结果显示,纳米ZnO光催化剂的平均粒径为34. 14 nm,纳米ZnO光催化处理养殖废水中盐酸四环素污染的优化条件为:紫外光下盐酸四环素浓度0. 01 g/L,纳米ZnO于350℃煅烧0. 5 h,投加量0. 3 g/L,H_2O_2质量浓度0. 4 g/L,反应4 h。优化条件下,养殖废水中盐酸四环素的平均去除率可达91. 12%,有较好的稳定性和重复利用性。     

牡蛎壳粉为载体的纳米ZnO光催化降解甲基橙的研究

以Zn(NO3)2·6H2O和Na2CO3为原料,采用沉淀法制备了以牡蛎壳粉为载体的纳米ZnO催化剂. 以高压汞灯(主波长365 nm)为光源,以所制备纳米ZnO催化降解甲基橙溶液,研究了催化剂用量、甲基橙初始浓度、光照时间、光强度等对甲基橙光催化降解效果的影响.结果表明,ZnO用量为3 g·L-1时,甲基橙降解率最高.     

基于MOFs的ZnO/Fe3O4@C活化PS降解酸性橙7的研究

采用溶剂热法制备了锌铁金属有机骨架材料(Zn/Fe-MOFs),碳化得到ZnO/Fe_3O_4@C双金属催化剂。研究了ZnO/Fe_3O_4@C催化过二硫酸盐(PS)降解酸性橙7(AO7)的效能,结果表明,ZnO/Fe_3O_4@C可有效催化PS降解AO7。当ZnO/Fe_3O_4@C投量、PS投量、AO7浓度分别为0.150 g/L、1.25 mmol/L、20μmol/L时,AO7去除率可达98.09%。酸性环境更有利于PS+ZnO/Fe_3O_4@C体系的反应。AO7的降解主要是SO_4~(·-)和·OH共同作用的结果。     

混合溴源制备Sb_2O_3/BiOBr及其对水产养殖废水的降解

以混合溴源制备BiOBr,通过水热法制备Sb_2O_3/BiOBr复合光催化剂。在模拟可见光条件下研究了复合光催化材料对水产养殖废水中NH_4⁺-N的去除效果。结果表明,当Sb_2O_3的掺杂量为3%,n(NaBr)∶n(CTAB)=1∶1,催化剂用量0.4 g/L时对NH_4+-N的去除效果。结果表明,当Sb_2O_3的掺杂量为3%,n(NaBr)∶n(CTAB)=1∶1,催化剂用量0.4 g/L时对NH_4⁺-N的降解率最高,2 h内NH_4+-N的降解率最高,2 h内NH_4⁺-N的降解率达到了89.1%。这与复合物表面羟基(—OH)的产生及其表面强内电场(110)晶面的暴露密切相关。     

硬模板法制备二氧化硅纳米管

以针状纳米ZnO为模板,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源制备了二氧化硅纳米管,并研究了配比和反应条件对二氧化硅纳米管产率的影响。研究结果表明,二氧化硅纳米管的产率受TEOS浓度影响较大,在一定范围内,纳米管产率随TEOS浓度的增加呈先增后降的趋势,当n(ZnO)∶n(TEOS)∶n(NH3·H2O)=11∶1∶30,TEOS浓度为0.0180mol/L时,纳米管产率高达95%,在一定范围内,产率随着反应时间的增长而增大,静置酸处理去除针状纳米ZnO模板有利于保持纳米管形貌的完整性。     

固体超强酸催化剂SO_4~(2-)/V_2O_5-TiO_2-La_2O_3的制备及其酯化性能研究

采用化学共沉淀法制备出了三元固体超强酸催化剂SO_4~(2-)/V_2O_5-TiO_2-La_2O_3,并通过合成乙酸乙酯的酯化探针反应考察了影响SO_4~(2-)/V_2O_5-TiO_2-La_2O_3三元固体酸催化剂催化活性的制备因素。结果表明SO_4~(2-)/V_2O_5-TiO_2-La_2O_3固体超强酸催化剂的最佳制备条件为:组分比例n(V_2O_5)∶n(TiO_2)∶n(La_2O_3)=1∶1∶1,焙烧温度500℃,焙烧时间3 h,乙酸乙酯合成酯化率为98.31%。     

Nd~(3+)掺杂Zno/TiO_2催化剂制备及光催化活性

以ZnSO_4·7H_2O和Ti(SO_4)_2为原料,体积分数40%的乙醇作溶剂,用共沉淀法制备ZnO/TiO_2和Nd~(3+)-ZnO/TiO_2[n(zn)∶n(Ti)=3∶10]催化剂。采用XRD和UV-Vis等技术进行表征,考察氨水浓度、Nd~(3+)掺杂量和催化剂用量对罗丹明B光催化降解的影响。XRD分析表明,稀土掺杂使催化剂中纳米TiO_2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后,催化剂在紫外光吸收有所加强;光催化降解实验表明,氨水浓度较低时,所得催化剂活性较高;掺杂适量Nd~(3+)能有效提高ZnO/TiO_2的光催化活性。当催化剂用量1 000 mg·L~(-1)、Nd~(3+)掺杂质量分数0.70%和浓氨水稀释10倍时,太阳光连续光照4 h,催化剂的光催化活性较高,废水COD_(Cr)去除率达90.1%。     

泥质活性炭-铁酸镍磁性光催化剂对亚甲基蓝的降解

采用水热反应法制备了易于固液分离的泥质活性炭(SAC)负载磁性光催化剂铁酸镍(NiFe_2O_4),样品通过在可见光照射下降解亚甲基蓝评价其光催化降解能力。结果表明:以NiSO_4·6H_2O和FeCl_3·6H_2O为主要原料,加入10%(约0.234 4 g)的泥质活性炭,在180℃水热条件下反应8 h,制备的SAC-NiFe_2O_4光催化活性最强。光催化反应时在草酸存在条件下,14 h时亚甲基蓝的去除率达到97%。以此为依据,研究了泥质活性炭制备的SAC-NiFe_2O_4磁性光催化剂并在可见光辐射条件下降解亚甲基蓝。结果表明,SAC-NiFe_2O_4磁性光催化剂在催化反应14h平衡后的去除率达到98%以上。催化剂循环使用3次以上,其催化活性基本不变。可见以泥质活性炭制备SAC-NiFe_2O_4磁性光催化剂有望用于光催化降解有机污染物。     

PPy-TiO_2/CSC的制备及太阳光催化处理没食子酸生产废水研究

以工业级纳米Ti O_2为原料,吡咯作为聚合物单体,采用化学氧化法和原位聚合法制备了聚吡咯(PPy)改性催化剂。以椰壳活性炭(CSC)作为载体,制得PPy-Ti O_2/CSC,对其进行了表征。在模拟太阳光照下,对没食子酸生产废水的处理进行了研究,考察了双氧水加入量、p H、光照时间和催化剂用量对COD的影响,进行了L_9(3~4)正交实验。结果表明,PPy-Ti O_2在可见光区的吸收比纳米Ti O_2强,发生红移;改性后Ti O_2晶型未改变。优化工艺条件为:在500W氙灯光照下,催化剂加入量为5 g/L,6 m L/L的质量分数3%的H_2O_2,p H=7,光照2.5 h。最终没食子酸生产废水光催化降解率可达88.52%,且在重复使用过程中能保持较好的光催化活性。     

N-甲基-4-哌啶酮制备工艺及其催化剂性能研究

以N-甲基-4-哌啶醇为原料,在自制的铜基(CuO/ZnO/Al_2O_3/Zr_2O_3/CeO_2)催化剂上,催化脱氢制备N-甲基-4-哌啶酮。探索研究了反应温度、液时空速和物料配比等因素对合成反应的影响。在反应温度220~240℃,反应压力0.1~0.5MPa,液时空速1.5~3.0h~(-1),n(氢)∶n(N-甲基-4-哌啶醇)为6~9∶1的条件下,N-甲基-4-哌啶酮的收率在47.9%以上。     

ZnO纳米片/再生纤维素薄膜的制备、表征及光催化性能

本文以碱式氯化锌作为前驱体,采用化学沉淀法制备了ZnO纳米片/再生纤维素复合薄膜(ZNS/RC);研究了反应温度对ZNS/RC的制备、纳米ZnO形貌以及光催化性能的影响。研究结果表明:在再生纤维素内,ZnCl_2先转化为横向尺寸为2～3μm的Zn_5(OH)_8Cl_2·H_2O(ZHC),随后转化为横向尺寸为300～400 nm ZnO纳米片。温度低于20℃时,ZnO难以生成;而高于20℃时,易造成ZnO的过快溶解;反应温度为20℃有利于ZnO纳米片的合成。ZNS/RC-T20薄膜对甲基橙显示出良好的光催化活性。     

磁性可见光催化剂Ce-BiVO_4/Fe_3O_4的制备及性能研究

以Bi(NO_3)_3·5H_2O、NH_4VO_3和Ce(NO_3)_3·6H_2O为原料,Fe_3O_4为磁基质,通过水热-超声辅助原位法合成了CeBiVO_4/Fe_3O_4复合光催化剂,利用XRD、UV-Vis-DRS、FT-IR等对催化剂进行了结构表征;以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,利用单因素变量法考察了催化剂反应条件对光催化性能的影响。结果表明,催化剂中BiVO_4以单斜晶相和四方晶相混合存在,稀土Ce的掺杂拓宽了BiVO4的光谱响应范围并增强了其可见光吸收能力,在Ce-BiVO_4/Fe_3O_4催化剂的质量浓度为1. 5 g/L、反应体系pH=7和可见光下反应90 min的条件下,对25 mg/L的MB降解率达97. 3%。该催化剂重复使用3次后,对MB的降解率仍可达80%以上;该催化剂对其他3种染料也表现出良好的降解能力。