溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

多金属氧酸盐/二氧化钛复合光催化剂的制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法和水热合成法制备出杂多酸(K_6P_2W_(18))/TiO_2复合光催化剂,并对其进行SEM,XRD,IR表征。采用该复合催化剂和单一TiO_2在紫外光条件下对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解,考察两者的光催化活性,并分别测出降解之后的甲基橙溶液的COD值(化学需氧量)。通过实验可以得出,杂多酸/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显优于单纯的TiO_2光催化剂。并且,经模拟紫外灯照射甲基橙溶液8h后,加入复合光催化剂的甲基橙溶液COD去除率达到61.98%,而加入单纯的TiO_2光催化剂的COD去除率仅达到40.63%。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

TiO_2/ACFs光催化处理染料废水的试验研究

采用负载型TiO_2/ACFs光催化剂在紫外光照射下,处理活性艳红X-3B染料废水,通过试验考察光催化剂对染料废水的处理效果,并对影响负载型TiO_2/ACFs处理染料废水效果的各单因素进行分析和讨论,探讨了染料废水pH值、光照时间、催化剂投加量等因素对染料废水色度和COD去除率的影响。试验结果表明,在pH值为3,催化剂投加量为10 g/L,滴加3%的H_2O_2 1.0 mL,曝气量0.6 m3/h,反应时间为2 h的条件下,活性艳红X-3B染料废水色度去除率可达90%,COD去除率达71%。     

TiO_2/炭微球复合光催化剂的制备及其催化降解研究

笔者以钛酸正四丁酯为钛源,炭微球为载体,以水热合成法制备出TiO_2/炭微球复合材料光催化剂,对苯酚模拟废水的进行吸附和光催化降解研究,主要研究内容包括:TiO_2/炭微球复合材料光催化剂的制备和表征,最佳负载量、反应时间、苯酚初始浓度、催化剂投加量、初始pH值以及光照条件对苯酚催化降解效果的影响。实验结果为:反应1 h内,随反应时间的延长,去除量不断增加,1 h后去除率为60.60%;苯酚的去除量随苯酚浓度的增加而不断提高,而苯酚去除率的变化趋势则与之相反;在一定投加量范围内,苯酚去除率随投加量的增加而增加,而去除量的变化趋势与之相反;TiO_2/炭微球复合光催化剂催化降解苯酚的最佳pH值为4,在此条件下去除率可达75.9%;紫外光照的条件下苯酚的催化降解效果较日光和无光条件下好。     

活性炭颗粒负载Fe-TiO_2光电协同处理叶酸废水

采用三维电极耦合光催化处理叶酸废水。通过溶胶-凝胶浸渍法制备了掺Fe改性TiO_2负载活性炭颗粒电极(Fe-TiO_2/AC),进行XRD、SEM和BET表征,并优化三维电极耦合光催化处理叶酸废水的运行参数。结果表明,Fe-TiO_2/AC比TiO_2/AC有更好的形貌结构和光催化活性。在Fe掺杂质量分数为0.4%,电流密度为0.6 mA/cm~2,pH为5,曝气量为6 L/min的条件下,反应120 min后TOC去除率达到82.4%。反应符合二级动力学模型,在有机物降解过程中具有明显的光电协同增强作用。     

稀土元素Ce掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在[Bmim]PF6离子液体介质中微波辅助制备稀土元素Ce掺杂改性的TiO_2光催化剂TiO_2-Ce,以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,在紫外光照和微波辐射-紫外光照降解条件下考察TiO_2-Ce催化剂的光催化活性。利用荧光技术以对苯二甲酸作为荧光探针检测TiO_2-Ce催化剂表面产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,以了解光催化降解反应机理。结果表明,通过优化反应条件制得的TiO_2-Ce催化剂具有较高光催化降解活性和热稳定性,在紫外光照和微波辐射-紫外光照条件下降解60 min后,甲基橙降解率分别为98.6%和99.3%,苯酚降解率分别为96.6%和97.2%。荧光光谱分析表明,TiO_2-Ce在微波辐射-紫外光照条件下产生的羟基自由基比紫外光照多,因而微波辐射-紫外光照具有强化TiO_2-Ce降解模拟污染物作用的效果。反应动力学数据表明,TiO_2-Ce光催化降解甲基橙溶液反应呈一级反应动力学规律,其表观速率常数k最大值为0.056 2 min-1。     

La掺杂TiO_2分子印迹光催化剂的制备及其性能

以乙酰氨基苯酚(APAP)为模板剂,钛酸四丁酯为前驱体、硝酸镧为掺杂剂,经溶胶-凝胶法制备了La掺杂分子印迹TiO_2。对La掺杂分子印迹TiO_2光催化剂样品性能进行了表征,以紫外及可见光(λ400 nm)催化降解APAP模拟废水,考察了La掺杂量、焙烧温度对光催化活性的影响。结果表明:La掺入抑制了锐钛矿晶粒生长,比表面积增加,可见光吸收增强,光催化活性提高:且当n(La):n(Ti)=0.60%,500℃热处理2h,样品的光催化活性最佳,光催化降解10mg/LAPAP模拟废水,紫外光照射70min去除率为85.5%,总有机碳(TOC)去除率达62.5%:可见光照射40h去除率为90.8%。     

微波／催化氧化法对废水中苯胺降解的研究

采用微波催化氧化法对苯胺模拟水的处理进行了初步的探讨分析;考察了微波时间、微波功率、pH值、H2O2浓度、高分子负载型催化荆质量对废水中苯胺降解的影响,确定了最佳工艺条件.在最佳工艺条件下,CODcr的去除率达到98%以上.     

TiO2/AC在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中降解水中的不同有机污染物

探究了溶胶凝胶法制备的二氧化钛/活性炭(TiO₂/AC)复合催化剂在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中对水中不同有机污染物及CODMn的去除性能。表征了催化剂的物理化学性质，重点分析了水力停留时间、紫外光源强度及污染物结构对去除效率的影响。实验结果表明：在水力停留时间为1 h,LED紫外光功率为1.44 W下，TiO₂/AC的吸附—光催化性能较好，其对亚甲基蓝(MB)、亚甲基橙(MO)、苯甲酸(BA)、三氯甲烷及实际微污染废水中CODMn的去除率可分别达到97%、75%、90%、100%及84.3%，效果稳定。连续反应30天后，TiO₂/AC光催化剂的活性组分仅损失1.9%，且金属离子溶出极少，表明TiO₂/AC耦合吸附—LED紫外光催化可有效去除废水中的有机污染物，有望在工程领域推广使用。