金属离子掺杂二氧化钛及水体光催化脱氮研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Ce^3＋、La^3＋、Ag^＋、Fe^3＋的TiO2光催化剂，以考察其薄膜和粉体形式对水中无机氮的光催化去除效果和活性．用所制备的催化剂对含氨氮-亚硝酸氮的混合液进行了光催化脱氮研究．本文利用UV—Vis吸收光谱、XRD和TEM对催化剂进行了表征．同时，对影响TiO2光催化效率的因素：如掺杂金属离子的种类、浓度、涂膜层数、反应液中有无Fe^2＋、不锈钢和玻璃载体、反应器的构型等进行了探讨，并对今后的研究进行展望．经过2h紫外光照射反应，实验最佳脱氮效果：金属离子掺杂TiO2薄膜型催化剂总氮去除率在30％左右，金属离子掺杂粉末型催化剂光催化最高总氮去除率可达41．7％．     

Ag／TiO2光催化氧化还原反应脱除水体中无机氮

采用光催化还原法制备了高活性的载银二氧化钛光催化剂，并用XRF、TEM、XRD及XPS、UV-Vis方法对催化剂进行了表征．考察了负载舨的含量、催化剂制备时间、搅拌气体的种类以及Fe^2＋的添加等条件对该催化剂光催化水体脱氮活性的影响．结果表明：载银量1．0％时去除效果最佳；制备催化剂时光照时间不充分会使催化剂失去还原效力；氮气保护下催化剂反应活性更高；Fe^2＋的加入利于光催化反应；2h光催化含氨氮和亚硝基氮的水样。总脱氮率达到了63．9％．     

CdS／TiO2光催化去除水体中氨氮的研究

利用溶胶-凝胶法制备了不同比率的CdS掺杂TiO2复合纳米颗粒催化剂，并用其进行了紫外光、日光灯和太阳光全波长光催化去除水中氨氮和其它形式无机氮的对比实验研究．考察了添加催化剂的量、CdS复合比率、有氧化态氮亚硝酸根或硝酸根与氨氮共存时光催化脱氮的耦合效果、外加光源等对脱除氨氮效率的影响，并研究了后3个因素对CdS光腐蚀程度的影响．对于氨氮初始质量浓度为50mg／L的模拟废水，在通空气搅拌条件下，n（CAS）：n／（TiO2）=0．17的CdS／TiO2催化剂脱氮效果最佳，此时经紫外光照2h后脱除氨氮效率达41．5％．实验结果表明：复合催化剂中CdS的含量是影响光催化活性和光腐蚀程度的重要因素．     

化学催化法脱除模拟地下水中硝酸盐氮

利用化学催化对氮污染地下水进行修复, 研究了化学催化载体-自制活性催化固体颗粒载体在停留时间(HRT)、pH、进水水质不同的条件下脱氮效能及脱氮机理, 建立了脱氮反应动力学模型, 提出了化学催化载体脱除地下水中硝酸盐氮的反应为三级反应, 且水中氨氮初始浓度对硝酸盐氮的还原有抑制作用。试验结果表明:当HRT为2 h, 在酸性、中性和碱性条件下, 硝酸盐氮去除率均可达到90%左右;与一般铁碳微电解和零价铁脱氮相比, 反应更为迅速, 且不需调节pH。     

Fe^3＋／TiO2多孔纳米薄膜的制备与光催化活性的研究

本研究采用溶胶—凝胶法制备含铁离子的二氧化钛多孔纳米薄膜，并将其作为光催化剂，光降解反应结果表明，含铁二氧化钛复合纳米薄膜的光催化活性明显提高，光电化学研究表明，铁离子可以形成电荷陷阱，促进空穴的界面传递反应，从而提高了光催化活性。     

无机阴离子掺杂TiO_2薄膜光催化性能及红外光谱分析

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前躯体制备了掺杂钼酸根离子(MoO42-)、钨酸根离子(WO42-)和锡酸根离子(SnO32-)等复杂无机阴离子的二氧化钛光催化薄膜。研究了浓度、掺杂薄膜结构对薄膜光催化性能的影响,结果表明钼酸根离子和钨酸根离子的掺杂都在不同程度上降低了薄膜的光催化性能,而一定浓度的锡酸根离子掺杂能提高薄膜的光催化活性。傅立叶红外光谱分析了它们对纳米二氧化钛表面结构的影响,结果表明SnO32-掺杂后TiO2的晶格振动峰出现明显的宽化,分析认为酸性条件下SnO32-通过热分解产生SnO4,抑制TiO2粒子在热处理过程中生长,有利于形成更细小的晶体,从而提高其光催化活性。     

以ACF为模板制备掺氮TiO2及其光催化脱氨氮研究

本文采用溶胶-凝胶法制备了以活性炭纤维（ACF）为模板的掺氮TiO2光催化剂，利用XRD、XPS、TEM、SEM和UV-Vis等方法对催化剂进行了表征，测定了催化剂在紫外、日光照射下光催化脱氨氮的活性．ACF作模板掺氮TiO2催化剂具有介孔结构，平均粒径约为10nm，比表面积为64．43m^2/g．紫外、可见光光催化2h氨氮（85mg／L）废水的氨氮去除率分别为68％和47％．结果表明，催化剂中氮的含量是影响催化剂光催化活性的重要因素。     

光催化剂膜的制备及活性评价

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维布上成功制备了锐钛矿型TiO2薄膜。并以腐殖酸为处理对象,对TiO2膜的光催化氧化活性进行评价。结果表明,该固定TiO2膜光催化体系对降解腐殖酸有良好的效果,反应3 h,腐殖酸的降解率达52.9%。显示了光催化氧化法在水处理中的良好应用前景。     

银纳米颗粒负载TiO2复合薄膜的光催化活性及其光电流性质

制备了3种不同粒径的Ag纳米颗粒，将它们分别掺入二氧化钛溶胶，制备成复合二氧化钛薄膜，利用TEM测定了Ag粒子的大小，测量TiO2复合膜的光电流，以亚甲基蓝降解反应评价了Ag／TiO2薄膜的光催化活性，结果表明，负载不同粒径Ag纳米粒子后，TiO2薄膜的光电流和光催化活性均得到一定程度的提高。当负载平均粒径6.9nm的Ag粒子后，薄膜具有最高的光电流和最强的光催化活性。     

TiO2薄膜光催化还原Hg^2＋的研究

采用溶胶法制备出TiO2、SO4^2-/TiO2、CdS/TiO2薄膜光催化剂,研究了TiO2薄膜光催化还原Hg2＋的最佳实验条件以及SO4^2-/TiO2、CdS/TiO2薄膜与TiO2薄膜、TiO2粉体与薄膜之间的光催化活性差异.结果表明：当pH=5.34时,经30 min紫外光照射,Hg^2＋的还原率达到最大;Hg^2＋初始浓度越高,光致还原量越低;光源波长越短,Hg^2＋的还原率越高;当甲醇添加量达到15%（体积比）时,反应30 min后,Hg^2＋的还原率即达100%;CdD改性薄膜的光催化活性高于未改性薄膜;CdS/TiO2薄膜的光催化活性略高于粉体.     

超声催化氧化废水中氨氮的实验研究

实验研究了各种条件下超声催化氧化废水中NH3-N的去除效率,并讨论了最优条件组合。实验表明,在超声催化氧化废水中NH3-N时,当pH值为10,温度为60％,反应时间为90min,以Ag2O＋CuO为催化剂的超声催化作用下,NH3-N的去除率可以达到81．5％。     

光催化剂Cu-BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水

采用水热法制备了Cu改性的BiVO4催化剂并进行了表征,用于模拟含酚废水的降解。考察了催化剂制备条件和光催化降解工艺对该样品在可见光下催化氧化去除苯酚效果的影响。结果表明,在中性条件下制备的催化剂活性最高,在空气通入量为200 mL/min、催化剂加入量为1 mg/L时,反应180 min后,对含酚废水的去除率最高达92.4%。采用X射线衍射和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征。结果表明,Cu的复合使可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高,当pH=7时,Cu-BiVO4的单斜晶相特征峰的强度最强,晶型较完整。     

超临界水氧化法处理焦化废水的试验研究

对超临界水氧化技术处理焦化废水进行了试验研究,分别以双氧水、重铬酸钾、高锰酸钾、次氯酸钠为氧化剂,硫酸铜为催化剂,考察了温度、停留时间对焦化废水中CODCr、氨氮的去除效果的影响。试验结果表明,废水中的CODCr、氨氮去除率随着反应温度和停留时间的增大而提高。在相同反应条件下,以双氧水为氧化剂的处理效果优于其它3种氧化剂。试验确定了最适宜工艺条件为:以双氧水为氧化剂,投加量为理论投加量的3倍,硫酸铜为催化剂,反应温度480℃,反应压力24 MPa,反应时间60 s。在此工艺条件下,废水的CODCr去除率达99.5%,氨氮降解率达90%。     

臭氧/紫外光协同处理中低浓度氨氮废水

以臭氧/紫外光协同技术处理中低浓度氨氮废水,采用批实验对该技术处理中低浓度氨氮废水的特性进行研究,考虑了pH、臭氧流量、温度、氨氮初始浓度和反应时间对处理效果的影响。结果表明,废水中氨氮去除率随pH、臭氧流量、温度和反应时间的增大而增加,在pH 12.0、反应温度30℃、臭氧流量14.0 L/h时,反应时间120 min后氧化锰厂废水氨氮去除率达96.2%,处理后废水氨氮质量浓度由220 mg/L降至8.36 mg/L,达到GB 31573-2015直接排放标准。与臭氧、紫外光处理氨氮的对比实验表明,臭氧/紫外光协同技术表现出较高的氨氮去除效果。     

负载纳米TiO_2薄膜光催化还原氮气合成氨的研究

对负载纳米TiO2薄膜光催化还原氮气合成氨进行验证,分别讨论了pH值、光照、初始浓度、不同载气和催化剂用量等因素对溶液中氨氮浓度变化的影响,并对实验结果作出初步解释。对自制的TiO2/Ti光电极绘制了Mott-Schotty曲线,初步研究了光电极的半导体性质,计算了其载流子浓度ND、平带电位Фfb及能带弯曲量VB。研究了当下利用TiO2光催化还原氮气合成氨方法的可行性,对TiO2光催化还原性的利用提出相应的意见及建议。     

Characteristics of the Photocatalytic Oxidation of Methane into Methanol on V-Containing MCM-41 Catalysts

V-containing MCM-41 catalysts were prepared by a direct synthesis method under acidic and basic conditions and impregnation. Their photocatalytic reactivity was evaluated for the selective photocatalytic oxidation of methane with NO under UV irradiation at 295 K. Selective methanol formation was observed on V-MCM-41 prepared in acidic solution and imp-V/MCM-41, while only coupling reaction products were obtained on V-MCM-41 prepared in basic solution. The photocatalytic reactivity of the catalysts for the partial oxidation of methane was found to strongly depend on the local structure of the V-oxide species including the coordination and loading sites, i.e., the charge transfer excited states of the isolated tetrahedral V⁵⁺-oxide species supported on the catalyst surface act as the active sites for the selective photocatalytic oxidation of methane into methanol.     

悬浮态TiO_2光催化降解腐殖酸的影响因素研究

在悬浮态TiO2光催化体系中,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、反应时间等因素对腐殖酸去除效果的影响。结果表明,光催化氧化法降解腐殖酸的效率比直接光解法有显著提高,腐殖酸的去除率从34.73%增加到65.61%(反应时间为3 h);TOC的去除率也大幅度提高,直接光解反应对TOC几乎无去除作用,而光催化氧化对TOC的去除率达37.5%;腐殖酸的初始浓度增加,初始pH值降低,光强增大,光照时间延长均能提高腐殖酸的降解率,其中pH值和光强的影响较为显著。另外,催化剂的投加量存在一个最佳值。     

非均相催化氧化处理对苯二甲酸工业废水

采用非均相催化氧化法处理对苯二甲酸工业废水,研究了反应时间、氧化剂投加量、废水pH和废水起始浓度对CODCr去除率的影响.结果表明,以二氧化氯、次氯酸钠和双氧水作氧化剂,均可使废水的CODCr大幅度下降.采用不同的氧化剂时,废水的pH对CODCr去除率有明显的影响.在酸性条件下,用二氧化氯和次氯酸钠的CODCr去除率较高;而在中性条件下,采用双氧水的CODCr去除率较高.     

Effects of pH and surface modification of TiO2 with SiOx on the photocatalytic degradation of a pyrimidine derivative

A pyrimidine derivative, 2-isopropyl-6-methyl-4-pyrimidinol (IMP), could be completely decomposed following pseudo-first-order kinetics by photocatalytic reaction using TiO₂. The effects of pH and surface modification of TiO₂ with SiO_x were studied. The degradation rate of IMP was fast in mild acidic condition (pH=6.3) and slower in strong acidic (pH=2.0) or basic (pH=10.0) condition. The main reason of the slow IMP degradation was different in strong acidic and basic conditions. In strong acidic condition, the slow degradation rate was explained by electrostatic repulsion. On the other hand, a little formation of hydroxyl radicals was considered as a main reason in strong basic condition. The result was supported by the experiments using SiO_x-loaded TiO₂, which has a lower isoelectric point than pure TiO₂.