FeCN复合Bi_2WO_6的制备及其光催化降解甲苯研究

通过高温热解三聚氰胺制备石墨相氮化碳,利用表面沉积法将硝酸铁与氮化碳复合形成FeCN复合材料,再利用水热法合成不同FeCN含量的FeCN/Bi_2WO_6复合材料体系并进行了光催化降解实验,对FeCN的掺杂量及光催化机理进行了分析.结果表明,复合材料FeCN成功掺杂到FeCN/Bi_2WO_6中,并形成层片颗粒结构且明显提高了光催化性能,FeCN掺杂量60%的条件下所得复合材料对甲苯的光催化降解率可达86%.机理分析表明,光催化降解甲苯的过程中·O_2~-起到重要作用.     

碳量子点/硅酸铋纳米片复合光催化剂的构建及其光催化性能增强

通过一步法控制合成了碳量子点(CQDs)修饰的硅酸铋(Bi_2SiO_5)纳米片光催化剂。将平均直径6~8nm的CQDs分散在Bi_2SiO_5纳米片的表面。片状结构可加速载流子在Bi_2SiO_5纳米片内部之间的转移,通过CQDs表面修饰可以促进表面电荷分离。将CQDs引入Bi_2SiO_5纳米片后,在模拟太阳光照射下,可提高催化剂对罗丹明B的降解速率。这是由于CQDs的引入可以促进羟基自由基和超氧自由基的产生,从而提高了光催化性能。当CQDs的复合量为2%时,CQDs/Bi_2SiO_5纳米片的光催化活性最高,在模拟太阳光下照射90min后对RhB的降解率达到96%。     

喷雾高温分解法制备TiO_2/WO_3多孔微球的光催化活性

为了增强TiO_2中电子和空穴的分离效率,通过喷雾高温分解的方法制备了TiO_2多孔微球、TiO_2/WO_3多孔微球。多孔微球样品通过SEM和XRD进行表征。TiO_2/WO_3多孔微球与TiO_2多孔微球进行比较显示出较低的发光强度,这说明WO_3的引入能够增强TiO_2电子和空穴的分离效率。在太阳光的照射下,TiO_2/WO_3多孔微球无论是对乙醛的降解速率影响还是生成CO_2的速率都显示出最高的光催化活性,这可能是由于电子、空穴复合的抑制所导致的。通过此方法合成的TiO_2/WO_3多孔微球在能量、环境保护、生物及其他重要领域将有重大的应用潜力。     

Cu_2O/Bi_2WO_6/GR光催化剂制备及其产氢性能

采用水热法、化学沉淀法分别制备了Bi_2WO_6、Cu_2O光催化剂,并将二者与石墨烯复合制备了Cu_2O/Bi_2WO_6/GR复合光催化剂,通过XRD进行了结构表征。以丙酸为牺牲剂,考察了n(Bi_2WO_6)∶n(Cu_2O)值、石墨烯(GR)掺杂量、丙酸用量对复合光催化剂光催化产氢性能的影响。结果表明:当复合催化剂中n(Bi_2WO_6)∶n(Cu_2O)=1∶1.3、石墨烯的掺杂量为7%、丙酸用量为4 mL时产氢性能最好。该研究结果可为利用废水中有机酸光催化制取氢气提供理论指导。     

Different heterogeneous fenton reaction based on foam carrier loaded with photocatalysts

The effect of heterogeneous Fenton reaction was studied on methylene blue(MB) and Nitrosomonas europaea(N. europaea) cells. Four Fenton systems were prepared and compared with each other, including Nickel Foam(NF)/TiO_2, NF/Bi_2WO_6, Ceramic foam(CM)/TiO_2, and CM/Bi_2WO_6. The order of effect of fenton reaction ranked as NF/TiO_2CM/TiO_2NF/Bi_2WO_6CM/Bi_2WO_6. In acid or alkaline solution, the removal efficiency also decreased compared with neutral solution. With lower p H values, the nanoparticles were easier to break off from NF skeleton. Thus the synergetic effect of photocatalysis and fenton reaction can not take action. As for CM skeleton, the bond –Si-O-can bind with TiO_2 or Bi_2WO_6. The membrane fluidity was used as an indicating parameter. After being treated by Fenton reaction, N. europaea surface was rougher than the native bacterium and the bulges on cell surface became irregular, which is attributed to change of lipopolysaccharide patches. Polarization of N. europaea cell membrane in acid medium increased more obvious than alkaline medium.     

TiO_2纳米线/Bi_2WO_6催化剂制备及影响因素探究

为制备具有可见光响应的高效光催化剂,采用水热法制备了点-线型形貌的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂,考查了钛源、水热温度、溶剂、复合配比等制备因素对复合催化剂形貌的影响,并采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等方法进行表征.结果表明:采用钛酸丁酯制备的TiO_2纳米线为锐钛矿相且结晶度良好;水热温度为180℃,溶剂为乙二醇,TiO_2纳米线复合配比为50%(质量分数)时所制备的TiO_2纳米线/Bi_2WO_6复合催化剂点-线形貌最优;TiO_2纳米线复合窄带隙半导体Bi_2WO_6明显拓宽了光谱响应范围,复合催化剂的禁带宽度达Eg=2.70 e V.     

Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的电纺制备及其光催化性能

以硝酸铋、钛酸四丁酯、硝酸镍、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮K90(PVP K90)为原料,采用静电纺丝法制备出间隙型Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维,并采用XRD、EDS、SEM和UV-Vis等测试手段对制备产物的物相、微观形貌及吸光性质进行了表征;以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了制备产物在模拟日光照射下的光催化性能;基于密度泛函理论(DFT)对Ni的掺杂位置进行了模拟。结果表明:Ni以间隙原子的形式掺杂到Bi_(12)TiO_(20)的晶格中,Ni掺杂使材料的吸收光谱红移,提高了其可见光的利用率。在模拟日光照射下,以优选的Ni与Bi_(12)TiO_(20)的物质的量的比为1∶40的Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维为光催化剂降解MO溶液60 min,降解率达到98.07%,高出Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的降解率24.03%。     

NaA/TiO_2复合材料的制备及光催化性能的研究

以NaA、硫酸氧钛为原料,采用水热合成方法制备了NaA/TiO_2复合材料.以甲基橙为模拟污染物,研究了NaA/TiO_2的光催化性能,考察了NaA/TiO_2质量比、NaA/TiO_2的投加量和pH值对甲基橙的光催化降解效果.结果表明,当NaA/TiO_2质量比为1∶5、NaA/TiO_2的投加量为50 mg/m L、pH值为4时,NaA/TiO_2对甲基橙的降解效果最好.NaA/TiO_2对有机污染物的降解效果依次为甲基蓝=刚果红甲基橙罗丹明-B,NaA/TiO_2循环利用5次,NaA/TiO_2对甲基橙的光催化降解率仍高达99.5%以上.     

TiO_2纳米管复合石墨烯催化剂的合成及其光催化性能

为提高TiO_2光催化剂的可见光利用率及光催化效率,以TiO_2粉体和氧化石墨为原料,氢氧化钠水溶液为溶剂,通过简单的水热法一步制备还原氧化石墨烯复合TiO_2纳米管(rGO/TiO_2NT)光催化材料.通过TEM、XRD及UV-vis等手段表征所得产物的形貌、结构和光学特性,通过紫外光下甲基橙水溶液的光降解率来评价其光催化活性,考察还原氧化石墨烯复合量及焙烧温度对合成催化剂光催化性能的影响.结果表明:TiO_2纳米管与还原氧化石墨烯之间复合紧密,当r GO质量分数为2.0%、样品经300℃焙烧后,rGO/TiO_2NT的光催化活性达到最佳,紫外光照射10 min时甲基橙100%完全降解.这是由于经还原氧化石墨烯复合后,TiO_2导带上的电子转移至石墨烯表面,实现了光生电子和空穴对的有效分离,进而提高了光催化效率.     

高级氧化工艺对水中邻苯二甲酸二丁酯的降解研究

采用UV、O3和UV/O3联用工艺对水中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的降解效果和降解产物进行研究,探讨了O3初始浓度、DBP初始浓度、pH值等因素对氧化降解DBP的影响.结果表明:UV本身对DBP的去除贡献率不大,UV/O3联用工艺对DBP的去除效果略优于单独O3氧化,提高体系的初始pH值和O3浓度有利于DBP的降解;采用GC-MS分析方法对DBP O3氧化中间产物进行分析,得出DBP可能的降解途径.     

碳纳米管负载二氧化钛的制备及其对甲基橙的光催化降解

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,羧基化多壁碳纳米管(oCNTs)为载体,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,成功制备了TiO_2纳米粒子负载碳纳米管的复合光催化剂(TiO_2/o CNTs).通过XRD、TEM、UV等测试手段对复合材料进行了表征.结果表明:经450℃煅烧3 h后制备的TiO_2/o CNTs复合体系中,纳米TiO_2呈现锐钛矿且均匀包覆在碳纳米管表面.o CNTs的存在能够有效改变复合材料的表面性质,以实现TiO_2对紫外光的敏感性.当TiO_2和o CNTs的质量比为1∶0.03、TiO_2/3%o CNTs催化剂使用量为0.8 g/L时,对20 mg/L甲基橙溶液紫外灯照射1 h,甲基橙溶液的降解率达到99%,而同等条件下纯TiO_2对甲基橙的降解率不到50%,说明o CNTs能够有效提高TiO_2对甲基橙的光催化活性.TiO_2/3%o CNTs光催化剂对甲基橙进行5次循环降解,降解率保持在95%左右.     

纳米TiO_2的制备及其光催化降解甲基橙

以TiCl_4、氨水及双氧水为主要原料,通过水解法制备出纳米TiO_2光催化剂。采用SEM分析手段对制备的TiO_2颗粒进行了表征。以甲基橙溶液模拟染料废水,TiO_2为催化剂,在紫外光照条件下考察了TiO_2投加量、甲基橙初始浓度、光照时间、溶液pH值及重复利用次数对甲基橙光催化降解效率的影响。实验结果表明:TiO_2最佳的投加质量浓度为0.20 g/L;光催化反应4 h后,甲基橙的降解率可达95.67%;酸性条件有助于甲基橙的去除;TiO_2光催化剂在重复使用5次之后仍能保持较高的催化活性,甲基橙的降解率为90.35%。     

Fenton助UV/TiO_2光催化降解TCAA的研究

研究了反应时间、通气种类、TiO2用量及初始pH值对UV/TiO2光催化降解三氯乙酸(TCAA)的影响,探讨Fenton助UV/TiO2光催化降解TCAA最佳Fe2+/H2O2投料比,分析Fenton助TiO2光催化降解TCAA动力学方程.结果表明:当通入气体为O2,TiO2用量为1.0g/L,TCAA初始质量浓度为2.0mg/L,初始pH值为5.80,Fe2+/H2O2摩尔浓度投量比为1∶10,反应时间为120min时,Fenton助UV/TiO2光催化降解TCAA降解率高达99.78%.用Langmuir-Hinshelwood模型模拟TiO2光催化降解TCAA反应动力学,UV/TiO2、Fe2+/UV/TiO2、Fenton/UV/TiO2反应体系对TCAA的降解速率常数分别为0.0131min-1、0.0237min-1、0.0456min-1;半衰期分别为52.92min、29.25min、15.20min.     

掺铁二氧化钛纳米材料的制备及其表征

通过静电纺丝法,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甲醇/乙酸(质量比为37/3)、钛酸丁酯和不同浓度的FeCl3·6H_2O为前驱体制备了Fe/TiO_2光催化剂,经500℃煅烧3h,得到纳米纤维状Fe/TiO_2.采用FT-IR、SEM、XRD、BET对样品进行表征,并分析样品对亚甲基蓝的光催化降解性能.结果表明,Fe/TiO_2中不含有机物,微观结构为纳米纤维状,适量铁可以增加其结晶度,与纯TiO_2相比,比表面积增加了11.33m2/g;掺铁可以改善TiO_2的光催化性;当铁掺杂浓度为2%时,光催化剂对亚甲基蓝的降解效率可达99%.     

TiO_2/微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝

为解决粉体TiO_2在水体系应用时存在易团聚、固液分离困难、循环使用受到限制等问题,以微孔陶瓷为载体,通过溶胶-凝胶和浸渍工艺制备TiO_2/微孔陶瓷负载型光催化材料.研究负载后TiO_2烧成过程中的物质变化、载体对TiO_2晶型转变温度的影响、TiO_2与载体的结合情况、载体对TiO_2半导体性质的影响及负载型光催化材料对亚甲基蓝的催化降解能力及光催化稳定性.结果表明:经负载后TiO_2从锐钛矿型向金红石型的转变温度由700℃提高到900℃;TiO_2以物理方式黏附到微孔陶瓷表面及孔道;经微孔陶瓷负载TiO_2之后,TiO_2的带隙能由3.04 eV增加到3.06 eV;当TiO_2/微孔陶瓷使用量为1 g,紫外光照射5 h,重复使用6次过程中,对亚甲基蓝溶液的去除率均高于90%,TiO_2/微孔陶瓷具有较高的催化活性和使用稳定性.     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2复合分子印迹材料的制备及光催化性能

因TiO_2降解污染物不具有选择性,因此利用分子印迹技术加以改性,采用溶胶-凝胶法制备了H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2复合分子印迹催化剂。利用XRD、TEM、PC对其进行了表征,并探讨了其对DBP和竞争污染物PNP的光催化活性和选择性能。结果表明:改性后复合材料晶型没有改变,且分散性较好,光生电子和空穴分离效率较高。当DBP:H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2=1:7时催化剂的光催化活性最好,对目标分子DBP的降解率最高可达95%;且在竞争污染物PNP与目标分子DBP同时存在的情况下,对目标分子DBP有较高的选择性吸附和选择性降解。     

TiO_2/SiO_2的制备及光催化氧化降解甲基橙

采用溶胶凝胶法制备了TiO_2/SiO_2和TiO_2.用XRD,N2吸附-脱附进行了表征.以甲基橙为降解物,汞灯为光源,双氧水为降解氧化剂,考察了样品的光催化活性.研究发现:Si的引入能够抑制TiO_2由锐钛矿向金红石转化,控制TiO_2颗粒的长大,提高TiO_2的比表面积;TiO_2/SiO_2的光催化活性高于TiO_2.以600℃下煅烧3h制得的TiO_2/SiO_2为催化剂,甲基橙初始pH=3,V30%H_2O_2=3mL,催化剂的投加量为0.50g/L时,光照180min,10mg/L甲基橙的降解率达到98.03%.此外还发现在降解过程中光源、催化剂、H_2O_2三者协同作用.     

均相光催化氧化去除水中甲草胺的研究

均相光催化氧化去除水中甲草胺的研究采用UV/H₂O₂体系对水中的甲草胺进行光催化降解研究,讨论了初始pH值、进水温、过氧化氢投量和甲草胺的初始质量浓度等条件对光催化降解甲草胺效率的影响.结果表明,在各种试验条件下,UV/H₂O₂体系对甲草胺均有较高的去除率,且光解10 min就可将甲草胺的质量浓度降低99.3%,反应体系中羟基自由基的浓度是甲草胺去除的决定性因素;室温条件下,pH值为7.0,H₂O₂投量为70 mg/L为光催化降解甲草胺的最佳反应条件.     

UV/H2O2法降解水中阴离子表面活性剂

目的研究UV/H2O2(光催化氧化)法对水体中的阴离子表面活性剂的降解效果.方法以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液为模型污水,通过静态试验研究H2O2投加量、初始质量浓度、pH值、反应时间等对UV/H2O2光催化氧化降解水体中SDBS效果的影响.结果改变反应体系的H2O2投加量及pH值对氧化降解SDBS的效果影响很大,在水中SDBS初始质量浓度为100 mg/L时,控制反应条件为pH值6.5,加4 mL的H2O2,反应1h后,SDBS降解率可达80%以上.结论UV/H2O2法能够有效降解水中的SDBS,H2O2投加量低,无二次污染.     

固相烧结法制备硫掺杂单斜晶型WO_3及其光催化活性研究

以硫脲为掺杂剂,采用固相烧结法将硫元素引入单斜晶型WO_3光催化剂,克服了传统固相烧结法制备WO_3粒径较大、光催化活性较低的问题,研究了硫掺杂比例对WO_3光催化活性的影响.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱、X射线光电子能谱对催化剂进行分析,探究了硫元素提升WO_3光催化活性的机理.光催化降解实验结果表明,不同硫掺杂WO_3样品光催化降解罗丹明B的反应符合一级反应动力学方程,当m_s∶m_(WO_3)为1.5%时,罗丹明B的降解效率达到90%,与未掺杂硫的WO_3相比,其降解效率提高30%,第3次循环利用时降解效果依然可观,罗丹明B降解率达到82%,表明S-WO_3具有较高的稳定性.综合表征结果表明,硫对WO_3有显著地细化作用;硫能够降低禁带宽度,使低能量的电子发生跃迁;并能同步增加WO_3中的氧空位,进一步促进电子-空穴的分离,从而提高光催化效率.但当m_s∶m_(WO_3)超过1.5%时,过多的氧空位形成了新的复合中心,影响了电子空穴的分离,导致WO_3催化活性降低.