TiO2/生物炭复合催化剂在染料废水处理中的应用

介绍了生物炭的特点及TiO₂掺杂生物炭的制备与表征方法,综述了生物炭及TiO₂/生物炭催化剂在处理染料废水方面的应用,分析了TiO₂及TiO₂/生物炭光催化降解的反应机理,并展望了TiO₂/生物炭在光催化降解染料领域的发展方向。     

CQDs/TiO2二元复合材料的制备及光催化性能研究

以柠檬酸、硫脲、尿素等廉价易得的药品为原料，采用水热法制备了3种不同荧光性能的碳量子点CQDs(绿色荧光碳量子点GCQDs、蓝色荧光碳量子点BCQDs、红色荧光碳量子点RCQDs)；同时采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂，然后通过物理法制备了3种二元复合光催化剂GCQDs/Ti O₂、BCQDs/TiO₂、RCQDs/TiO₂。采用FTIR、PL、XRD、BET等表征方法对产品进行了结构性能表征。通过紫外光谱分析，探究了Ti O₂和3种二元复合材料对次甲基蓝溶液的催化降解性能。光催化实验结果表明，纳米TiO₂在日光照射下10min对次甲基蓝的降解率为42.2%;GCQDs/TiO₂、BCQDs/TiO₂、RCQDs/TiO₂在日光照射下10min对次甲基蓝溶液的降解率分别为73.13%、46.82%、50.82%;3种二元复合材料的催化降解性能均优于纯TiO₂，其中GC...     

新型TiO2基光催化剂改性降解VOCs的研究进展

实现有机污染物(VOCs)高效清洁降解是生态环保领域亟待解决的问题。光催化技术成为解决VOCs的有效方法之一,TiO₂半导体光催化剂作为最成熟的一种光催化剂,具有催化效率高、绿色、成本低的特点,但由于TiO₂光量子效率低,电子—空穴对易复合,无法产生可见光响应等缺陷,使得TiO₂光化材料无法广泛高效的应用。文章综述了改性TiO₂基光催化材料降解VOCs的研究进展,介绍了TiO₂光催化降解VOCs的作用机理,梳理归纳并总结了近些年TiO₂光催化降解VOCs的改性研究,并对未来开发新型TiO₂基光催化材料降解VOCs提出展望。     

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。     

蔗渣纤维基碳球负载TiO2复合材料的制备表征及对四环素的去除研究

Ti O₂固定在碳材料表面可以有效提高其可见光吸收性能。纳米二氧化钛经过沉积方法处理后会负载在碳球（Cs）表面,生成核-壳结构的 Cs@Ti O₂材料。由于两种材料之间形成界面,因此与纯 Ti O₂相比,Cs@Ti O₂的可见光吸收增强。通过对复合材料进行 SEM,EDS,FTIR 和 XPS 表征测定成功制备了 Cs@Ti O₂复合材料。得到的Cs@Ti O₂复合材料对 TC 进行光催化降解,研究了复合材料光催化降解四环素的性能包括 p H、光催化剂投加量和四环素浓度因素的影响。最佳的实验运行条件为在 p H=5,TC初始浓度为 20 mg/L和复合材料投加量为 50 mg时,光催化运行6个小时溶液中四环素降解率达到93%。     

商用TiO2催化臭氧降解活性黄3RE的研究

以活性黄3RE配置模拟实际印染废水,对商用TiO2催化臭氧(O₃)氧化降解活性黄3RE进行研究。考察了商用TiO₂晶相、pH值、O₃流量、初始浓度等参数对降解活性黄3RE的影响。研究结果表明,金红石相TiO₂表现出更高的催化活性,反应30 min活性黄3RE去除率达到96.5%。当活性黄3RE初始浓度为100 mg/L,pH值为4.4,臭氧流量200 mL/min,P25催化剂投加量为100 mg/L的条件下,30 min后活性黄3RE去除效率为95.6%,且降解动力学符合拟一级动力学。     

炭吸附La2O3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用炭吸附共沉淀法制备了La₂O₃/Ti O₂催化剂,利用TG-DTG、XRD、TEM、UV-Vis等对催化剂进行表征,并考察了不同条件制备的La₂O₃/Ti O₂对可见光催化甲基橙降解效果的影响。结果表明,炭黑的加入可有效阻止粉体在制备、干燥及焙烧过程中的团聚和烧结;在600℃煅烧后得到的粉体结晶度高、颗粒分散均匀、颗粒粒径小。在可见光照射1 h后,炭吸附沉淀法制备的La2O3/Ti O₂对甲基橙的降解率高达92.25%,是普通沉淀法制得的La₂O₃/Ti O₂的3倍,光催化活性显著提高。     

石墨烯/TiO2复合材料光催化降解有机污染物的研究进展

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优良的导电性能,将石墨烯与TiO₂复合可显著提高复合材料的光催化性能,在光催化领域具有广泛的应用前景。主要介绍了石墨烯/TiO₂复合纳米材料的制备方法以及在光催化降解有机污染物方面的应用,并分析了石墨烯/TiO₂复合材料促进光催化机理,最后对石墨烯/TiO₂复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望。     

微米级TiO2/AC催化剂在光催化-膜分离耦合反应装置中降解酸性红B废水

采用X射线衍射分析、扫描电镜分析和傅里叶红外光谱分析对溶胶-凝胶法制得的负载型微米级TiO₂/活性炭（AC）催化剂性能进行了表征,并对其在光催化-膜分离耦合反应装置中光催化降解酸性红B废水时的性能和膜通量的影响进行了研究。结果表明：在最佳煅烧温度400℃时负载的TiO₂以锐钛矿为主,与载体活性炭之间以Ti-O-C键结合,且分布较为均匀;微米级TiO₂/AC催化剂的光催化降解性能随其煅烧温度的升高和粒径的减小而均呈现为先增加、后降低的趋势,TiO₂/AC对膜通量的影响则随煅烧温度的升高和粒径的减小而呈先降低、后增加的趋势,且TiO₂/AC粒径以10.272μm为宜。椰壳活性炭为载体的TiO₂/AC催化剂的光催的化降解性能高于褐煤活性炭为载体的,且前者对膜通量的影响更小。微米级TiO₂/AC催化剂的光催化降解性能高于商业TiO₂的,且对膜通量的影响比商业TiO₂的低。     

纳米TiO2/沸石复合材料光催化降解苯酚的性能

苯酚是一种较难处理的有毒有机污染物。本文以TiOSO₄为钛源,尿素为沉淀剂,沸石为载体,采用均匀沉淀法制备了纳米TiO₂/沸石复合材料,并以苯酚作为降解对象,研究了不同TiO₂负载量、煅烧温度以及重复使用对纳米TiO₂/沸石复合材料的光催化降解苯酚性能的影响。结果表明:TiO₂负载量为30%、煅烧晶化温度为650℃时,经300W高压汞灯照射3.5h,纳米TiO₂/沸石复合材料对20mg/L苯酚溶液的光催化降解率达到91.6%;重复使用5次仍对苯酚溶液具有85%的光催化降解率。     

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。     

花状Au-TiO2可见光催化-臭氧联用降解酚类污染物的研究

采用沉积-沉淀法将Au纳米颗粒均匀地负载在花状Ti O₂表面,成功制备了花状Au-Ti O₂等离子体催化剂,并将其应用于可见光催化、臭氧氧化、二者联用降解废水中酚类污染物。结果表明,酚类污染物在不同氧化方式下的降解速率为:Au-Ti O₂/O₃/Vis> Au-Ti O₂/O₃> O₃> Au-Ti O₂/Vis;不同的酚类污染物降解速率为:水杨酸> 2-氯苯酚>苯酚。Au-Ti O₂/O₃/Vis具有比单独臭氧更强的氧化能力,不仅能更快地降解酚类污染物,更为重要的是可见光催化的引入还能够将单独臭氧难以降解的中间产物草酸进一步降解,二者联用的协同效应促进了酚类污染物进一步的矿化。     

二氧化钛光催化降解甲基橙废水的研究进展

TiO₂光催化剂因具有无毒无害、活性高、热稳定性好、持续性长、廉价等特点,在降解有机污染物方面得到广泛应用。TiO₂光催化剂的改性和负载技术提高了光催化反应效果,解决了催化剂分离回收的问题。本文综述了离子掺杂改性和负载技术在制备新型二氧化钛光催化剂中的应用,以及对光催化降解甲基橙废水的效果的研究,为研制新型高效二氧化钛光催化剂提供新的思路和理论依据。     

N-Mn-TiO2/AC粒子电极的制备及其降解性能研究

以传统活性炭(AC)粒子电极为载体，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂/AC粒子电极以及掺N、掺Mn、N-Mn共掺杂改性的TiO₂/AC粒子电极，并将几种粒子电极应用于三维光电系统，考察其对实际印染废水的处理性能。XRD表征结果表明，TiO₂成功负载于AC表面且以锐钛矿晶型为主，N元素并未取代晶格氧，而是进入TiO₂晶格间隙，加快了电荷转移，Mn元素则以间隙掺杂形式进入TiO₂晶格，加快了光生空穴(h+)的转移；SEM、EDS和FT-IR结果显示，相比TiO₂/AC粒子电极，N-Mn-TiO₂/AC粒子电极比表面积显著增大，含氧官能团明显增加；印染废水降解实验结果表明，当实际印染废水中COD、NH₄⁺-N、TN分别为1 600～1 800、25～40、40～60 mg/L时，N-Mn-TiO₂/AC三维光电体系对COD、NH₄⁺-N...     

H2O2强化光催化处理苯胺化工废水的应用试验

研究者在苯胺模拟废水高级氧化处理方面开展了很多研究,但针对炼化企业苯胺装置废水含盐高、色度高、COD降解难等问题尚未开展工程应用。为解决苯胺生产废水的实际问题,本研究开展了TiO₂/UV-H₂O₂氧化降解苯胺废水（1~2m³/h）的现场试验研究。考察了苯胺废水在单独TiO₂/UV、单独H₂O₂氧化及TiO₂/UV-H₂O₂协同作用下的处理效果,提出了苯胺废水的最佳处理工艺方案,并进行了成本核算。结果表明,单独TiO₂/UV和单独H₂O₂氧化对苯胺废水的脱色率和COD去除率偏低,而TiO₂/UV-H₂O₂协同作用时苯胺废水脱色率和COD去除率可达95%以上。协同氧化体系中,H₂O₂的氧化降解作用显著,H₂O₂投加量1%~2%;酸性条件利于苯胺废水的降解,特别是pH=3.8~4.2时;TiO₂/UV和H₂O₂协同作用一段时间后,停止UV而凭借残余H₂O₂可以将体系中的中间产物继续降解直至矿化成CO₂。TiO₂/UV- H₂O₂协同处理炼化企业苯胺生产废水,出水COD≤60mg/L,色度≤20倍,单位能耗约18.44kW·h/m³,明显低于文献报道值,具有显著的技术性与经济性。     

O3/H2O2催化氧化技术深度处理工业园区印染废水

为了获得一种高效低成本处理印染废水的工艺,采用O₃催化氧化、O₃/H₂O₂催化氧化两组氧化体系处理工业园区印染废水并对比处理效果和成本投入,考察反应时间、H₂O₂投加量、O₃气体流量和O₃气体浓度对工业园区印染废水处理效果的影响。结果表明：采用O₃/H₂O₂催化氧化处理工艺,在进水流量为1.2 m³/h、回流量为2.5 m³/h、O₃气体流量为1.0 m³/h、O₃进气浓度为16 g/m³、反应时间为60 min的运行条件下,COD由42.03 mg/L降至30.23 mg/L,去除率为28.08%;UV₂₅₄由0.497 cm^-1降至0.315 cm^-1     

冬瓜基含TiO2炭气凝胶的制备、表征及其光催化性能

以冬瓜和钛酸四丁酯为原料,采用水热法和冷冻干燥法成功制备出含TiO₂炭气凝胶（WTCA）,研究了其对罗丹明B废水的光催化降解性能,并考察了水中常见无机盐离子对其光催化效果的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、拉曼光谱仪（Raman）和荧光光谱仪（FL）等对样品结构和性能进行了表征。XRD、Raman和EDS分析表明复合气凝胶中含有锐钛矿TiO₂和碳元素;SEM和TEM分析表明TiO₂纳米颗粒均匀地负载在具有多级孔洞结构的炭气凝胶的骨架表面;含TiO₂炭气凝胶的光催化活性明显高于纯TiO₂,当负载量达30%时,其对罗丹明B的光催化降解效率最高（降解率达96.11%）。此外,无机盐阴离子对复合气凝胶的光催化效果有一定的抑制作用（CO₃^2- > SO₄^2- > Cl^- > NO₃^-）,而无机盐阳离子Na⁺、K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺的抑制作用不明显。     

Ag/TiO2/PVDF复合纤维膜的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝结合溶胶法制备了一系列不同Ag/TiO₂含量的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜，并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、干湿重法、过滤测试法、微电脑抗张强度测定仪等对复合纤维膜的微观形貌、力学性能等进行表征和研究，结果表明添加适当的Ag/TiO₂时，所制备的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜纤维表面比较平滑，具有较大的平均孔径和较高的孔隙率，且抗拉强度和伸长率均有所提高，但如过量添加Ag/TiO₂，则会导致膜性能受到影响。对Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜光催化降解溶液中亚甲基蓝(MB)的性能进行研究，结果表明，相较于PVDF原膜，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜对于MB的光催化降解性能有显著提升，且其光催化降解过程符合准一级动力学模型。循环利用性能测试结果表明，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜重复利用性较好，具有实际应用前景。     

PVDF/TiO2@MoS2纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO₂@MoS₂微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO₂@MoS₂纤维复合膜。结果表明MoS₂的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。     

氢化黑二氧化钛-电气石复合可见光催化材料的制备及性能

为提高纳米Ti O₂在可见光区的催化效率，以天然电气石、钛酸丁酯等为原料，应用溶胶-凝胶技术制备了纳米Ti O₂-电气石复合光催化材料(T-T)，然后通过高温氢化还原黑化法，制备了氢化黑T-T复合可见光催化材料。研究表明，氢化黑T-T复合可见光催化材料受到扫描电镜(SEM)的电子束轰击后能够捕获电子而发亮，保持了黑色电气石的天然电场特性，同时微观表面不平整，呈现阶梯层次状，且分布着不均匀的纳米孔。在模拟太阳光下的甲基橙催化降解实验中，以550°C氢化4 h所制得的氢化黑T-T复合可见光催化材料对甲基橙的光催化降解率可达到99.8%，反应体系的溶解氧含量峰值可达到8.017 mg/L。氢化黑T-T复合可见光催化材料在电气石天然电场的作用下，其光催化能力优于常规氢化黑TiO₂。