复合光催化材料对食品色素废水的降解研究

以自制纳米TiO2为主体,以高铝酸盐为载体制备复合光催化材料,以甲基橙色素溶液为试验底物,优化材料的组成比例、光照条件、污染物初始浓度、溶液pH值等条件,在最优条件下考察对常用食品色素胭脂红、日落黄、柠檬黄的降解效果.结果表明:高铝酸盐与纳米TiO2按8∶2成膜制备的复合材料光催化降解甲基橙效果最好;初始浓度越低,光催化效果越好;吸附作用促进了光催化降解,光催化120 min时甲基橙的最大吸收波长464 nm处吸收峰消失,在270 nm处的特征峰也消失,这表明甲基橙已发生完全降解;溶液pH为6⁸时降解效率较高;胭脂红、日落黄、柠檬黄在120 min时的降解效率分别达到88.1%、95.6%、97.1%,光催化处理食品色素废水的效果显著.     

Eu3+掺杂纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体。以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能,并讨论了掺杂TiO2粉体的加入量、亚甲基蓝溶液的初始浓度、pH值以及稀土元素掺杂量和烧成温度等对样品光催化性能的影响。结果表明:在样品加入量为0.15 g/50 mL,亚甲基蓝溶液的初始浓度为10 mg/L,pH=7时样品的光催化性能最佳。稀土元素的最佳掺杂量(摩尔比)为n(Eu3+)∶n(TiO2)=0.5%,样品的热处理温度在500～550℃时,样品表现出较好的光催化活性。掺杂TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应4 h降解率达到88.16%,优于同等条件下制备的纯TiO2粉体。     

N、Ce共掺杂Ti02的制备及其光催化活性

采用溶胶．凝胶法制备沸石负载N、Ce共掺杂的二氧化钛光催化剂,以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究该催化剂的光催化性能,并讨论催化剂浓度、pH值以及焙烧温度等对样品光催化性能的影响．结果表明：催化剂的焙烧温度为300℃时催化剂的催化活性最高,在反应体系中,催化剂浓度为60gru,pH=7时样品的光催化效率最佳,共掺杂的样品可见光活性高于单掺杂的样品．可见光辐射共掺杂的样品3h,亚甲基蓝的去除率可以达65％．     

掺铜纳米TiO_2材料的制备及光催化性能

以钛酸丁酯、硝酸铜为原料,采用溶胶-凝胶法制备了掺铜纳米TiO2材料,通过XRD对样品结构进行表征.用卤钨灯作为光源、甲基橙溶液作为光催化反应污染物,考察了Cu掺杂量和焙烧温度对样品光催化性能的影响,并进一步研究了甲基橙溶液pH值、催化剂用量、反应时间等影响光催化降解效果的重要因素.结果表明,TiO2样品中Cu的掺杂量为5%,焙烧温度为500℃,甲基橙溶液pH值为5,催化剂用量为1.0g/L,光催化反应2.5h时,甲基橙的降解率达到63%.     

微波降解水中亚甲基蓝的研究

对微波/过氧化氢联合降解水中亚甲基蓝进行了研究。考察了过氧化氢质量分数、pH、亚甲基蓝初始质量浓度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,微波-过氧化氢降解亚甲蓝具有明显的协同作用。在实验条件下,采用微波-过氧化氢协同降解亚甲基蓝时,过氧化氢质量分数越高,亚甲基蓝降解率越高。溶液pH值对亚甲基蓝的降解率有明显的影响,当pH为6~7时,降解率有最小值。随着亚甲基蓝初始质量浓度升高,其降解率降低。微波-过氧化氢联合降解亚甲蓝的反应级数为一级,反应常数为0.189 8min-1,反应活化能为2.76kJ/mol。在亚甲基蓝初始质量浓度为50~70mg/L、H2O2的质量分数1.0%、反应温度473K、pH值为3或12、反应时间为7min时,亚甲基蓝降解率为95.0%~96.0%。     

超声联合PW11O7-39/TiO2光催化降解亚甲基蓝

探讨了在超声波作用下,PW11O7-39/TiO2光催化降解模拟亚甲基蓝染料废水的效果,研究了超声功率、初始pH和催化剂投加量等因素对降解亚甲基蓝废水的影响.亚甲基蓝在碱性条件下更容易被降解,PW11O7-39/TiO2投加量在0.2～0.4 g/L、超声功率在250～350 W降解效果较好.在超声功率为250 W、pH为7.5、PW11O7-39/TiO2投加量为0.2 g/L的条件下,初始质量浓度为5 mg/L的亚甲基蓝模拟废水在超声催化90 min后色度去除率达99%以上,180 min后TOC去除率可达62%.超声联合PW11O7-39/TiO2光催化降解亚甲基蓝的效果明显优于单纯超声和PW11O7-39/TiO2光催化的降解效果.     

硅钨酸光催化降解煮绿染料溶液的研究

以硅钨酸为催化剂光催化降解煮绿染料溶液.对溶液的pH值,催化剂的投加量,溶液的初始浓度及紫外光灯的强度对脱色效果的影响进行了研究.实验结果表明:溶液的pH值、催化剂的投加量、溶液的初始浓度及紫外光灯的强度对煮绿染料溶液的光催化脱色效率都有一定的影响.当煮绿染料溶液的初始浓度为10 mg/L,溶液的pH为1,硅钨酸浓度0.6 g/L,在高度为13.2 cm的紫外灯辐射下,降解率最高可达到42.8%.     

石墨相氮化碳的制备与光催化性能

石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种半导体材料,它的禁带宽度约为2.7eV,具有优异的物理和化学稳定性,并且其原料来源广泛,无毒,廉价,可以应用于产氢、降解有机染料及CO2的还原等领域。本研究以尿素为原料制备了g-C3N4,研究了热聚合温度、反应时间对制备的g-C3N4光催化降解罗丹明B性能的影响,并考察了对甲基橙、亚甲基蓝等不同染料的光催化降解效果。结果表明:石墨相氮化碳对于罗丹明B和亚甲基蓝的降解效果较好(3h之内几乎完全降解),而对于甲基橙几乎没有降解效果;随着聚合温度的提高(600℃以下),反应时间的延长(9h以内),产物的光催化降解染料的效果越好。     

陶粒负载纳米TiO2光催化降解水中腐殖酸

采用溶胶-凝胶法制备了以陶粒为载体的新型、高光催化活性的复合光催化剂TiO2/陶粒,使用XRD、TG-DTA、FT-IR进行表征;以腐殖酸为目标降解物,探讨了光催化氧化降解腐殖酸的规律,考察了催化剂投加量、腐殖酸溶液初始浓度、初始pH值、光强、反应时间、焙烧温度等因素对腐殖酸去除效果的影响.结果表明,在700℃温度下焙烧的催化剂具有最大光催化活性;腐殖酸的去除率随腐殖酸初始浓度和pH值的降低而增大;催化剂经重复使用几次后,仍具有较高的光催化性能.     

陶粒负载纳米TiO2光催化降解水中腐殖酸

采用溶胶-凝胶法制备了以陶粒为载体的新型、高光催化活性的复合光催化剂TiO2/陶粒,使用XRD、TG-DTA、FT-IR进行表征;以腐殖酸为目标降解物,探讨了光催化氧化降解腐殖酸的规律,考察了催化剂投加量、腐殖酸溶液初始浓度、初始pH值、光强、反应时间、焙烧温度等因素对腐殖酸去除效果的影响.结果表明,在700℃温度下焙烧的催化剂具有最大光催化活性;腐殖酸的去除率随腐殖酸初始浓度和pH值的降低而增大;催化剂经重复使用几次后,仍具有较高的光催化性能.     

透辉石矿物合成及其光催化性实验

固相烧结合成透辉石矿物,用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外可见漫反射光谱（UV-vis）对不同温度下的合成产物进行表征,并将合成透辉石矿物用于紫外光照射条件下进行亚甲基蓝降解的实验研究,探讨其光催化性能.结果表明：1 400℃保温3 h的条件下合成纯透辉石;合成纯透辉石矿物具有光催化性,效率较低,催化剂样品质量浓度为2 g/L,亚甲基蓝初始质量浓度为0.8 mg/L,室温下光催化反应4 h,其降解率为16%.     

TiO2／海泡石光催化剂的制备及其对染料废水脱色效果的研究

以钛酸丁酯为原料,海泡石为载体,采用溶胶一凝胶法合成TiO2／海泡石光催化剂,经xRD分析表明,TiO2以锐钛矿型结构分布在海泡石表面．通过亚甲基蓝溶液降解脱色实验,检验了试样的光催化性．实验表明,200mL的浓度不大于20mg／L的亚甲基蓝溶液中,光催化剂投加量为2g时,光催化效果最好．催化反应在很短的时间内即能达到较高的脱色率,150min后的脱色率可达到96％以上．     

累托石/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,用溶胶-凝胶法制备了改性累托石/TiO2光催化剂,运用X射线衍射和扫描电镜对其进行了表征.结果表明,累托石结构中负载了纳米TiO2.以300 W紫外灯为光源,以亚甲基蓝为目标降解物,得到制备交联钠化累托石/TiO2复合材料的最佳条件是盐酸浓度为0.2 mol/L,TiO2与累托石添加比例为5 mmol/g,复合材料的煅烧温度为500℃.研究了累托石/TiO2光催化剂的光催化性能,当用紫外灯光照20m in,反应温度为30℃,溶液pH为6时,亚甲基蓝的去除率达到90%以上.     

纳米TiO2粉体的制备及其光催化性能研究

以偏钛酸为原料通过常温水解-沉淀法制备了纳米TiO2粉体,用XRD、Raman和TEM等手段对粉体的晶型和形貌进行表征。TiO2粉体在热处理温度400-600℃时为锐钛矿,当热处理温度达700℃时,为锐钛矿和金红石的混合晶型,热处理温度达到750℃,样品中锐钛矿完全转变成金红石;用亚甲基蓝为目标降解物,研究了其对亚甲基蓝的降解性能,当分散剂加入量（质量分数）为13.5%,氨水溶液的pH值为4.0时得到的光催化剂粉体的晶粒尺寸均匀,粒径为10-20 nm,其降解亚甲基蓝的效率最高。     

TiO2/Graphene多孔微球对亚甲基蓝和乙醛的光催化活性

通过喷雾高温分解的方法制备了TiO2多孔微球和TiO2/Graphene多孔微球.石墨烯作为电子受体,能够增强TiO2电子和空穴的分离效率.另外,石墨烯的引入提高了TiO2对太阳光的利用率.在太阳光的照射下,TiO2/Graphene多孔微球对亚甲基蓝具有较高的光催化活性,然而其对乙醛的降解和CO2的生成均显示了较低的光催化活性.     

高光催化活性锐钛矿型纳米TiO_2溶胶的低温制备

以四氯化钛和氨水为原料,在常温条件下通过两步法制备出TiO2溶胶。通过TEM和XRD分析测试表明,TiO2溶胶粒度小于10 nm,并存在一定数量的锐钛矿型晶相结构。在充足太阳光照8 h后,用质量分数0.2%的甲基橙溶液和0.2%的亚甲基兰溶液的降解试验测试其光催化性能。结果显示,温度为80℃时制得的TiO2溶胶对甲基橙和亚甲基兰的降解率就已超过90%,催化效果明显。     

ZnO/g-C3N4光催化剂在微流控芯片中的光催化性能

采用浸渍法合成ZnO质量分数不同的ZnO/g-C₃N₄复合光催化剂,分析样品的结构、形态、化学组成和光学性能等. 将制备好的样品固定到微流控芯片中,降解不同的染料（亚甲基蓝、中性红、孔雀石绿、罗丹明B）,评价样品在可见光下的光催化性能. 样品的表征结果表明,在ZnO/g-C₃N₄复合物中,ZnO、g-C₃N₄间存在相互作用,ZnO/g-C₃N₄复合物对可见光的利用更为充分;与g-C₃N₄相比,在ZnO/g-C₃N₄复合物中光生电子-空穴对的复合明显被抑制. 光催化实验结果表明,6 % ZnO/g-C₃N₄具有最佳光催化性能,在光照强度为60 klx,液体流速为20 μL/min时,其对罗丹明B溶液的降解效率为98.9%.多次循环后的光催化降解亚甲基蓝性能研究表明,样品在微流控芯片中进行光催化降解实验具有稳定性和可靠性.     

p-n异质结TiO_2/NiO光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶凝胶和浸渍煅烧相结合的方法,制备出了具有p-n异质结结构的球形二氧化钛表面负载氧化镍颗粒的复合光催化剂.利用XRD、TEM、UV-Vis和PL等方法对催化剂的晶相组成、微观结构、吸光性能和光致发光性能等进行了表征.结果表明氧化镍晶粒与二氧化钛晶粒紧密接触形成p-n异质结.氧化镍颗粒的负载使复合光催化剂的吸收带边发生了明显的红移,并进入了可见光区.形成的p-n异质结促进了二氧化钛光生电子和空穴的分离,从而降低了其本征发光光强度.通过在可见光条件下对亚甲基蓝的降解研究了其光催化性能,结果表明,氧化镍颗粒的负载使二氧化钛的光催化效果在可见光区有了显著地提高,并在一定范围内随着氧化镍含量的增加光催化效果也随之提高.     

复合铌酸盐的合成和光催化活性的研究

利用光催化剂降解有机染料具有很好的应用前景,光催化材料在光催化反应中起着重要的作用,但是如何制备化学性质稳定、在可见光下具有高的催化活性的催化剂一直是人们探索的一个主题。以Ag2O、Nb2O5、Na2CO3为前驱物,经高温固相反应法合成了具有不同Na/Ag摩尔比的（AgNbO3）1-x（NaNbO3）x复合铌酸盐。采用X-射线粉末衍射（XRD）、紫外-可见漫反射谱（UV-vis DRS）等方法对样品的结构和光谱响应特征进行了表征,以亚甲基蓝的降解反应为探针考察不同Na/Ag摩尔比的（AgNbO3）1-x（NaNbO3）x复合铌酸盐在可见光下的光催化活性。结果表明,由高温固相法合成出的复合铌酸盐的结构随着Na/Ag摩尔比的变化而变化,光谱响应特征随Na/Ag摩尔比的减小逐渐红移,而对亚甲基蓝的降解性能随Na/Ag呈规律性变化,其中（AgNbO3）0.6（NaNbO3）0.4复合铌酸盐呈现最好的光催化活性。     

两种新MOFs的合成、表征及光催化性质

以4,4’-二咪唑亚甲基联苯（BBPTZ）, 4-硝基苯甲酸 （p-NBH） 和1, 3,5-三咪唑亚甲基苯 （TIMB） 为配体,通过水热法分别合成了配合物 1｛［Zn₂（p-NBH）₄ （BBPTZ）₂］·H₂O｝n、2 ［Zn₃（TIMB）₂Cl₂］_n。利用傅里叶变换红外光谱、X-射线单晶衍射、热重分析、价带-X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱等技术对配合物的结构与性质进行了表征。单晶衍射结果显示配合物 1、 2 均属于三斜晶系 P-1 空间群,且均具有三维空间构型。为进一步研究金属有机框架（MOFs）在光催化领域的应用,将这两种 MOFs 作为光催化剂在紫外光下降解亚甲基蓝,并研究了催化剂用量、体系酸碱度等因素对其光催化性能的影响。结果表明:两种MOFs 材料在紫外光下均对亚甲基蓝表现出良好的光催化降解活性和稳定性,在碱性条件下其光降解效率提升明显。本研究为 MOFs 基光催化剂的设计提供了新的思路。