纳米TiO2掺杂过渡金属在造纸废水处理中的应用

纳米TiO2掺杂过渡金属离子,能有效提高其光催化活性和反应效率,在处理造纸工业废水等方面具有广阔的应用前景.综述了纳米TiO2的光催化氧化降解机理,纳米TiO2掺杂过渡金属离子的制备方法,掺杂不同金属离子对TiO2光催化性能的影响以及在降解造纸工业废水等多种有机废水的应用.     

不同金属离子掺杂对纳米二氧化钛光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛光催化剂。通过在基材中加入金属离子,使其进入TiO2晶体中,研究以甲基橙溶液为模拟目标污染物,掺杂不同的过渡金属元素、改变焙烧温度和光照时间等对TiO2光催化活性的影响。结果表明：掺杂的过渡金属离子对TiO2颗粒的光催化性能有一定的影响,同等条件下掺杂不同过渡金属离子后TiO2颗粒的光催化效果不同,掺杂同种过渡金属离子的TiO2颗粒其焙烧温度和光照时间对催化性能也有一定的影响。     

金属离子掺杂对纳米TiO_2光催化降解造纸废水的影响

本文以廉价的无机盐四氯化钛为原料,通过在基材中加入金属离子,采用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO2光催化剂。以河北省某造纸厂废水为研究对象,探讨了掺杂铜、铁、锰三种过渡金属离子,改变热处理温度和热处理时间等对废水降解率的影响。研究表明:同等条件下掺杂三种过渡金属元素的TiO2粉末光催化性能的排序为锰>铁>铜,热处理温度和时间对掺杂锰的TiO2粉末光催化性能有一定的影响。     

纳米TiO_2光催化材料性能改进研究进展

从控制晶型结构、离子掺杂改性、载体负载TiO2辅助提高光催化性等方面综述近年来学者在提高纳米TiO2的光催化性能方面的研究,并对纳米TiO2在环境污染处理领域的应用进行展望。     

过渡金属-TiO2介孔复合材料的制备及其在造纸中的应用

综述了介孔TiO2及过渡金属-TiO2介孔复合材料的制备方法,掺杂不同金属离子对介孔TiO2反应活性的影响,以及在制浆造纸废水处理等方面的研究进展。     

Ag~+离子掺杂TiO_2薄膜光降解活性染料的研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同浓度Ag+的TiO2薄膜,以紫外光为光源,考察了TiO2及掺杂不同浓度金属离子Ag+-TiO2降解活性艳蓝和罗丹明B的催化性能。结果表明,金属离子Ag+掺杂的TiO2薄膜能明显改善TiO2的光催化性能,提高对活性翠兰及罗丹明B的脱色效率,且其金属掺杂量有一个最佳浓度范围;透光介质对TiO2薄膜的光催化性也有明显影响,石英介质明显好于普通玻璃介质。     

Fe3+和La3+共掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能的研究

通过溶胶凝胶法制备掺杂铁和镧的纳米TiO2,并以活性红15为目标降解物,研究了其光催化性能.采用热失重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、电镜、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等测试手段对TiO2的结构、晶型、光吸收范围等进行了表征.结果表明:共掺杂的纳米TiO2在500℃煅烧3 h呈现锐钛矿型,晶粒尺寸约15 nm;掺杂铁和镧的纳米TiO2吸收带会发生红移,拓展了其对光谱响应范围.通过光催化降解模拟试验,发现掺杂铁和镧的纳米TiO2粉末对活性红15溶液的降解率最高达到98.9%,具有较高的光催化活性.     

改性纳米TiO2光催化分解水制氢研究进展

综述了目前改性光催化剂TiO2的几种方式,即改变TiO2结构形态、负载贵金属抑制电子-空穴复合、掺杂金属离子使电子-空穴对分离、掺杂非金属离子使TiO2光谱响应拓展至可见光范围、利用不同半导体复合能级差长期分离电子-空穴、染料光敏化向TiO2导带注入激发电子、加入电子给体不可逆地消耗反应空穴,指出改性后的TiO2光催化水制氢能力显著提高,光催化消除降解污染物耦合制氢是非常有意义的研究课题.     

微波改性Ce/TiO2光催化剂的制备及其降解活性艳红3BS的研究

利用溶胶-凝胶法合成了TiO2及Ce/TiO2光催化剂,并用微波进行处理.借助XRD对合成的纳米光催化剂微观结构及性能进行了研究.结果表明:TiO2经铈掺杂并经微波改性后的光催化降解效果优于单独铈掺杂改性的TiO2,铈单独掺杂改性的TiO2的光催化降解效果优于未掺杂改性的TiO2.     

掺杂型纳米TiO_2在墙布自清洁中的应用

介绍了纳米TiO2材料的光催化反应原理,采用未掺Cu2+和掺杂Cu2+两种纳米整理剂对墙布进行自清洁整理,比较两种不同的整理剂对墙布的整理效果.结果表明,掺杂Cu2+纳米自清洁整理剂在可见光下对墙布具有较强的自清洁功能.     

TiO_2光催化技术处理制浆造纸废水的试验研究

探讨了TiO2光催化技术处理纸厂废水时的影响因素,并由此确定出较优的反应条件为催化剂选择20%金红石和80%锐钛矿组成的混晶型TiO2,催化剂用量1g/L,曝气采用纯氧曝气,O2流速为0.5L/min。在此条件下,研究了制浆造纸废水TiO2光催化降解效果;结果表明TMP废水、纸厂废水等低浓低污染物废水比KP废水更适宜于TiO2光催化降解处理。     

用吸附相反应技术制备弱光响应的铈掺杂TiO2复合光催化剂

为拓展多相光催化的实际应用和满足环境治理的严格要求,利用吸附相反应技术设计并制备了弱紫外光响应高效的TiO2 多组分催化剂。借助透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和X 射线衍射分析了不同焙烧温度下铈离子掺杂量对催化剂形貌的影响,并结合光致发光光谱和弱光降解甲基橙过程,探索了催化剂结构变化对光生载流子复合率和弱光催化活性的影响。结果表明,当掺杂量较低（小于0.10%）时,铈离子掺入引起TiO2 晶格膨胀,从而引入光生载流子的浅能级捕获中心,提升了催化活性;在较高掺杂量（0.20% 以上）时, 铈离子掺入抑制了TiO2 结晶,催化剂中大量无定形TiO2 严重抑制了其活性;焙烧温度越高,铈离子掺杂量对催化剂结构和活性的影响越显著;降解高浓度甲基橙时,催化性能最好的催化剂的活性是商用P 25 的2 倍多。     

中空纳米粒子负载光催化纤维的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法依次在TiO2表面包覆有机物和SiO2,经高温煅烧除去中间的有机物,成功制得以TiO2为核、SiO2为壳的具有核壳中空结构的新型光催化剂(SiO2@@TiO2),并将此催化剂负载到经碱减量处理的涤纶纤维上,制得了新型光催化纤维(SiO2@@TiO2/PET).采用TEM、EDS、SEM对样品进行表征,同时测试了SiO2@@TiO2对载体的保护性能和SiO2@@TiO2/PET对甲醛的催化降解性能.结果表明:核壳中空结构不仅可以有效地防止TiO2直接和有机载体接触,保护有机载体不被腐蚀,同时甲醛气体可有效地被TiO2光催化降解.     

Effects of photocatalysis on biological decolorization reactor and biological activity of isolated photosynthetic bacteria

In the treatment of synthetic dye wastewater by photosynthetic bacteria under optical irradiation, excessive algal growth and adhesion on the wall of the reactor has been a severe problem. A laboratory scale flow-through model reactor with thin film photocatalysis for improving the efficiency of optical irradiation and controlling algal adhesion is presented. The system showed the efficiency of continuous biodegradation of dye was improved significantly by thin film photocatalysis. Moreover, the effects of photocatalysis on the color removal activity and the growth of isolated photosynthetic bacteria were investigated in batch experiment. Although photocatalytic reactions of TiO2 could inhibit the growth of isolated photosynthetic bacteria, the negative effects of photocatalysis on photosynthetic bacterial growth and decolorant activity were negligible under UV+FL irradiation. These results implicate the possibility of using thin film photocatalysis for controlling algal adhesion and enhancing the decolorant efficiency of photosynthetic bacteria.     

尿素氮源掺杂二氧化钛对染料可见光脱色的研究

采用溶胶-凝胶法制备不同尿素氮源掺杂量的光催化剂尿素N/TiO2。尿素氮源掺杂后溶胶平均粒径仍在30-50nm之间,对溶胶粒径影响不大。尿素氮源掺杂可见光区域的吸收强度明显提高,但没有使吸收光波长产生明显的红移。红外谱图表明尿素与TiO2形成新的共价键以此参与钛酸四正丁酯的水解过程。0.01%和0.1%尿素掺杂可以提高催化剂可见光活性,继续增加掺杂量活性反而下降。染液初始浓度提高,催化剂脱色率则下降。0.01%尿素N/TiO2可见光下脱色4mg/L亚甲基蓝溶液,脱色率达92.8%。     

碳纤维负载TiO_2光催化薄膜的制备及其性能

以PAN基碳纤维(CF)为基体,钛酸丁酯为前驱体,通过溶胶-凝胶浸渍涂覆法将TiO_2负载于经过表面修饰的CF上,制备CF负载的TiO_2光催化薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)表征了制备材料的形态结构,通过超声振荡清洗测试了CF对TiO_2的负载牢度,以质量浓度为80 mg/L的酸性橙Ⅱ溶液为目标降解物,测试了材料在紫外线光照下的催化性能.结果表明:溶胶浓度影响制备材料的形态结构、CF对TiO_2的负载率及负载牢度;溶胶浓度和退火温度对制备材料的催化活性有明显的影响.Ti浓度为0.5 mol/L的溶胶制备的TiO_2/ICF负载牢度好,负载率高,催化活性好.     

锐钛矿型纳米TiO_2在棉织物上的原位生长及其抗紫外线性能

室温条件下白色棉府绸织物二浸二轧自制的TiO2-SiO2复合溶胶,于98~100℃水热处理20 min后晾干。织物的紫外线透过率和UPF测定结果显示,复合溶胶整理后棉织物的紫外线防护性能大大提高。采用SEM、AFM和XRD对整理后棉织物进行表征发现织物上有锐钛矿型纳米TiO2生成,其粒径为30 nm左右。标准水洗实验证明,棉织物上原位生长的锐钛矿型纳米TiO2与织物结合牢固,10次水洗后织物的抗紫外线性能没有下降,反而有所提高。     

Influence of preparation method on morphology and photocatalysis activity of nanostructured TiO2

Supported TiO2 photocatalysts on aerosol silica were prepared by adsorption phase reaction technique (APRT) and impregnation method (IMP) under different water concentrations. Energy dispersive X-ray microanalysis indicated that Ti concentration in samples prepared by both methods increased with the content of water rising. There was a sharp increase in Ti content curve of APRT samples, while Ti concentration of IMP samples changed slowly. The grain size of TiO2 by APRT was below 6 nm and TiO2 particles dispersed uniformly on surface of silica. But the size of TiO2 by IMP was larger than 20 nm and the number of large particles increased rapidly when water concentration increased. The photocatalysis activity of as-prepared catalysts was characterized by methyl-orange photodegradation. The results showed that APRT photocatalysts had higher photocatalysis activity than IMP photocatalysts. Ti concentration and TiO2 crystalline form were two factors which affected photocatalysis activity the most. The grain size of TiO2 had little influence on photocatalysis activity, which might be counteracted by the decrease of anastase TiO2.     

负载纳米TiO2织物的制备及甲醛降解

 为提高室内装饰织物对甲醛的吸附能力及过滤纺织材料对甲醛的过滤能力,采用射频磁控溅射方法,在纯棉机织物和涤纶针织物表面负载二氧化钛(TiO₂)功能纳米结构层。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别分析其表面形貌和晶态结构,对2种负载TiO₂织物光催化降解甲醛气体的性能进行了对比分析。实验表明,在相同制备工艺条件下,TiO₂功能层的结构形态有较大区别,且负载纳米TiO₂的棉织物光催化降解甲醛气体的性能优于负载纳米TiO₂的涤纶织物。     

Tm掺杂TiO_2负载棉织物的自清洁性能

采用溶胶-凝胶法制备的稀土离子(Tm)掺杂TiO_2溶胶整理棉织物,在波长400～780 nm的光照条件下,研究了稀土离子掺杂量、溶胶用量、陈化时间和光照强度对负载溶胶织物自清洁功能的影响。结果表明,织物的自清洁功能与溶胶的制备工艺和光催化工艺有关。在21.0 mW/cm~2的光强下照射180 min,Tm掺杂量为2%,溶胶用量0.5 g/L和陈化5 d的条件下,负载溶胶织物对污物的降解率可达到94%左右。棉织物整理后水洗20次,对污物的降解率为80%。但用该方法处理的棉织物,经纬向断裂强力和断裂伸长率均有一定程度的下降。