太阳能光催化分解水制氢体系能量转换效率及量子产率的实验测定与计算

对太阳能光催化分解水制氢体系的阈值能、太阳能转换效率以及太阳能转化成可储存的化学能效率进行了阐述;建立了一种利用已知量子产率的化学光量计测定光子数绝对值的实验方法,并使用该方法对太阳能光催化分解水制氢体系的能量转换效率及产氢的量子产率进行了计算。     

纳米TiO2薄膜光催化降解苯酚和氯代苯酚的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2薄膜,研究了初始浓度、pH和外加H2O2对TiO2薄膜光催化降解苯酚、对氯苯酚和2,4-二氯苯酚影响.结果表明,纳米TiO2薄膜对于苯酚和氯代苯酚均有较高的光催化活性,相同条件下,2,4-二氯苯酚的光催化降解速率＞4-氯苯酚＞苯酚.在本实验条件下,随着反应物初始浓度的升高,相同时间内,苯酚和氯代苯酚的降解效率均逐渐降低.在中性条件下,苯酚和氯代苯酚的光催化反应速率均强于酸性条件下,其中pH对苯酚光催化降解的影响幅度最大.适量的H2O2有助于提高苯酚和氯代苯酚光催化降解速率.     

Ag/TiO2光催化膜降解高浓度对氯苯酚溶液的研究

依据光催化还原原理 ,在活性碳负载的TiO2 纳米粒子膜表面上制备出载银光催化剂 ,采用该催化剂对初始COD≥ 6 0 0mg·L-1的高浓度 4 氯苯酚水溶液进行降解研究 ,分别考察了光催化剂的用量、反应液初始浓度和初始 pH值等对降解性能的影响 ,并与DegussaP2 5微粉光催化剂等进行比较 ,得出负载型Ag/TiO2 光催化膜具有光催化活性高、固液易分离的特点。     

硅胶负载溴掺杂纳米TiO2的制备与光催化性能研究

利用水热法制备了SiO2负载型溴掺杂纳米TiO2光催化剂(BTS),利用XRD、BET和UV-Vis DRS等测试手段对其进行表征,以苯酚的光催化降解为模型反应,考察了其光催化活性.结果表明:700℃焙烧、钛与硅的摩尔比为3∶1时,BTS具有最佳光催化活性.TiO2以锐钛矿相存在,晶体平均晶粒尺寸为45.5nm,负载后催化剂的比表面积为112.8m2/g,BTS对苯酚的降解率从纯TiO2的27.1％提高到85.6％.     

CdSe QDs-TiO_2复合光催化剂的制备及其光催化降解苯酚性能

以CdCl_2·2.5H_2O为镉源,硒粉为硒源,在水相中合成CdSe量子点,直接用巯基丙酸为连接剂制备出CdSe-TiO_2复合光催化剂。通过X射线衍射、透射电子显微镜、电化学交流阻抗和紫外漫反射光谱等表征方法证实合成的CdSe量子点结构特征,CdSe-TiO_2复合光催化剂具有良好的可见光吸收和光电性能。以CdSe-TiO_2为催化剂,研究CdSe量子点在TiO_2上的负载量、苯酚浓度、催化剂用量以及双氧水用量对催化降解苯酚的影响,在优化的工艺条件下,经可见光照射4 h,苯酚降解率达到87.4%。·O_2~-、·OH和空穴为光催化反应的主要活性中间体,用草酸铵、苯醌和叔丁醇分别作为空穴、·O_2~-和·OH的捕获剂研究3种活性中间体的影响,它们在CdSe QDs-TiO_2光降解苯酚体系中活性大小依次为·O_2~-·OH空穴。     

STUDY ON PHOTOCATALYTIC PROPERTIES OF V-N-TiO2 SYNTHESIZED WITH DIFFERENT DOPED MODES

以钛酸丁酯为钛源、二乙醇胺为氮源、偏钒酸铵为钒源,用溶胶凝胶法,以不同掺杂方式合成V-N-Ti02.通过紫外可见漫反射吸收光谱(UV-VIS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜图片(SEM),对不同掺杂方式制备的V-N-Ti02进行结构表征;以苯酚为污染物,考察其光催化活性.结果表明,采用将氮源和钒源引入钛源体系的掺杂方式制备的V-N-Ti02具有最佳的光催化活性,在紫外光下照射100min,对苯酚的降解率可达98.63％,在模拟太阳光照射300min后,对苯酚的降解率可达91.83％.     

TiO_2光催化氧化对染料降解脱色行为的研究

在以紫外光为光源的TiO2悬浮光催化反应体系中,以RB、AG和MG三种染料作为模型污染物,对染料光催化氧化的脱色行为进行了研究。研究结果表明:①染料在TiO2表面上的吸附是进行光催化反应的前提条件之一,而染料在TiO2表面吸附能力的大小直接影响着光催化反应效率的高低;②OHg的主要来源是由TiO2表面光生空穴进行离子反应提供的;溶解O2主要是抑制TiO2表面光生电子—空穴的复合;染料主要是通过TiO2表面光生空穴直接氧化分解的或由光生空穴产生的OHg氧化分解的。     

平板式太阳能光催化净水器对苯酚的降解

以解决西部干旱地区集雨水深度净化为目的,研制了一款平板式太阳能光催化集雨水净水器;以低温水热法在土工布上负载光催化剂,以苯酚为模拟污染物,分别在室内不同条件下及在太阳光下进行光催化氧化实验。结果表明,以自来水(pH=7.2)配制的浓度为2.5mg/L的苯酚、在流量为5.0L/h、光强为1.5mW/cm2的条件下,出水口苯酚的降解率可达52.35%;而在夏季太阳光的照射下,苯酚的降解率可达82.56%;对会宁农村集雨水中挥发酚降解作用明显,出水口挥发酚指标完全达标。     

TiO2超声光催化降解荧光增白剂-CBW

均匀沉淀法制备了纳米TiO2，TEM，xRD分别进行了表征。以该纳米TiO2为光催化剂，对超声光催化降解荧光增白剂CBw的反应进行了研究。结果表明，超声波的引入提高了纳米TiO2光催化降解CBw的反应效率；反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型，表观反应速率常数k1为0．0266min^-1；反应受超声波功率的影响；溶液中添加少量的Fe^3 ，H3PW12O40、H2O2均能够明显地强化CBw的降解反应。     

银纳米颗粒光催化降解水中对硝基苯酚的研究

以红藤提取物作为还原剂,可控合成了单分散的银纳米颗粒。考察了硝酸银添加量和合成时间对银纳米颗粒光学性能的影响,并将银纳米颗粒作为光催化剂用于光催化降解对硝基苯酚(4-NP)。UV-Vis、TEM、HRTEM、SAED和XRD分析结果显示,合成了面心立方结构的类球状银纳米颗粒,其平均粒径在11.4～16.2 nm,表面等离子共振(SPR)波长在422～433 nm线性可调。实验发现,银纳米颗粒的平均粒径对其光催化活性有着明显的影响。可以通过银纳米颗粒的平均粒径来线性调控动力学速率常数,线性调控范围为0.146～0.239 min~(-1)。光催化反应的动力学速率常数还可以通过改变银纳米颗粒的添加量来线性调节,当银纳米颗粒水溶胶添加量达到5 mL时,动力学速率常数达到最大值0.344 min~(-1)。     

活性二氧化钛膜除污防雾性能的研究与应用

简述了几种制备TiO2薄膜方法,着重指出溶胶－凝胶法的优缺点,研究了活性TiO2膜的光催化原理和光诱导亲水性原理对其除污防才性能的作用,因实验室采用溶胶0凝胶法制备TiO2膜,并对两种含氯苯酚进行顾降解反应试验,结果表明其降解效果明显,具有工业应用前景,最后分析了活性TiO2膜作为一种功能材料目前在国内外工业应用状况,。     

铜钼基多元材料的制备及其光催化产氢特性

以四硫代钼酸铵和氯化亚铜为原料,合成了一系列铜钼基新型多元材料催化剂,利用X射线衍射(XRD)、UV-Vis漫反射光谱、X射线荧光(XRF)等化学物理手段对其进行表征,制备的样品结晶度较高,显示出较强的光吸收特性,同时研究了催化剂在可见光条件下的光催化制氢性能,考察了反应温度和反应时间对该系列催化剂产氢活性的影响。结果表明:在160℃条件下水热24h合成的催化剂的可见光产氢活性最高,平均产氢速率为24.64μmol·g~(-1)·h~(-1),420nm处的表观量子效率达到0.86%。     

MoO3催化剂上苯酚加氢脱氧制取芳烃研究

以(NH_4)_6Mo_7O_(24)·4H_2O为前驱体通过简单的焙烧方法制备非负载型MoO_3催化剂,通过低温N_2吸附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和H_2程序升温还原(H_2-TPR)技术对催化剂特性进行表征,以苯酚为模型化合物进行加氢脱氧实验制备以苯为主要产物的芳烃化学品。重点考察反应温度、反应时间、反应气组成等参数对苯酚转化率、目标产物苯选择性的影响,并就氧化钼催化加氢脱氧反应机制及催化剂的可重复使用性能进行讨论与考察。实验结果表明,在340℃、0.5 MPa H_2与3.0 MPa N_2混合气氛的优化工况下,苯酚的转化率达到98.1%,产物苯选择性达到99.5%。MoO_3催化材料中的氧缺陷位是催化苯酚分子中C_(AR)—OH键直接氢解生成芳烃苯的主要活性位。此外,MoO_3重复使用3次后催化活性仍无明显下降,表明该催化剂的加氢脱氧催化活性具有良好的稳定性。     

CNs−Bi12O17Cl2复合体系制备及光催化降解性能研究

采用简易水解法制备了一系列CNs−Bi₁₂O₁₇Cl₂复合半导体材料并对其物相、光学性质和光催化降解性能进行了分析表征。X射线衍射光谱表明复合体系衍射峰与四方晶相Bi₁₂O₁₇Cl₂一致,紫外可见漫反射光谱证明复合材料在可见区域具有较强的光吸收能力,由此可提高光催化活性。在可见光照射下,复合体系相对于纯Bi₁₂O₁₇Cl₂对亚甲基蓝具有更高的降解效率,特别是具有合适组分的样品CB50可以在180 min后完全去除20 mg·L⁻¹的亚甲基蓝分子,这主要是由于CNs的引入抑制了光生载流子的复合,使复合体系表现出更高的光催化降解性能。最后,提出了可能的光催化机理。     

掺钒TiO_2可见光催化氧化SO_2的动力学和机理

利用溶胶-凝胶法制备掺钒纳米TiO_2,研究其在可见光条件下对SO2气体的催化氧化效果。采用烟气分析仪和碘量法测定SO2的浓度。利用XRD、BET、TEM、SEM、XPS、UV对掺钒TiO_2进行表征;研究焙烧温度、时间以及掺杂量等制备条件,对TiO_2脱除SO2的影响效果,探讨光催化氧化SO2的机理。结果表明:有O2条件下,在焙烧温度为700℃,时间为3 h,掺钒量物质的量含量为1.0%时,制备的TiO_2光催化氧化性能最好,SO2的脱除效率大于97%,氧化产物为SO3;光照和催化剂是SO2氧化的必要条件;光氧化效率随初始浓度的增大而增大,光催化反应符合一级反应动力学,且包括吸附和表面反应两部分,其中吸附为速控步骤;钒的掺杂使TiO_2产生红移,增强可见光催化活性,提高SO2气体的氧化效率。     

Ca~(2+)对纳米TiO_2光催化处理酚氮废水的影响

利用自制的悬浮态纳米TiO_2光催化反应器配合365nm的高压汞灯,分别对pH=11的苯酚、氨氮及其混合液进行了光催化降解实验,重点研究Ca~(2+)对苯酚和氨氮降解的影响。实验表明:不同浓度的Ca~(2+)对苯酚和氨氮的降解都有明显的抑制作用,Ca~(2+)浓度越大抑制作用越强,且其对苯酚降解的抑制强于氨氮。     

ZnxCd1-xS的共沉淀法制备及其光催化活性研究

利用共沉淀一步法在常温下合成具有高光催化活性的Zn_xCd_1-xS固溶体光催化剂,用XRD、SEM、XPS、BET、UV-VIS DRS和PL对制备出的Zn_xCd_1-xS样品进行结构和光学性能的表征,并在模拟太阳光照射下对罗丹明B（RhB）溶液进行降解,评价其光催化活性。结果表明,Zn_xCd_1-xS对可见光的吸收阀值随Zn含量增加而减少,禁带宽度随之增大;颗粒状Zn_xCd_1-xS固溶体对罗丹明B具有较高的光催化活性,其中Zn_0.8Cd_0.2S的光催化性能最优,在90 min内对RhB的降解率达到98.5%,远高于CdS和ZnS光催化剂;经过4次重复使用后,Zn_0.8Cd_0.2S对RhB的降解率维持在75%以上。Zn_0.8Cd_0.2S的比表面积和孔隙体积相对于CdS分别增至154.6 m²/g和0.40 cm³/g,其光催化活性显著增强的主要原因是由于其较高的光生电子空穴对的分离效率及较低的复合率。     

掺铋纳米TiO_2制备及可见光催化降解有机污染物

采用在酸性条件下超声沉淀的方法低温制备了Bi掺杂TiO_2纳米粉体,采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对催化剂进行了初步表征,发现其禁带宽度变窄,主要为锐钛矿(82.7%)和金红石(17.3%)混晶,纳米尺寸为25.8nm。以酸性桃红(SRB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)作为探针反应,在可见光照射下(λ420nm)测定了SRB降解过程中总有机碳(1OC)的变化,发现SRB的TOC去除率为61.6%。跟踪测定光催化反应体系中氧化物种,表明光催化涉及羟基自由基(·OH)过程,所制备的催化剂在可见光下具有较高的催化氧化活性。     

槽式太阳能热发电站的性能研究

采用SAM软件对槽式太阳能热发电站进行模拟,研究了纬度、季节变换、太阳倍数、储热时长等因素对太阳能热发电站性能的影响。研究结果表明,纬度和季节变换对电站镜场余弦效率和光学效率有很大影响,纬度越高,电站镜场余弦效率和光学效率越低;夏季的余弦效率和光学效率最高,冬季最低。优化设计太阳倍数和储热时长,以获得最佳的聚光集热系统和储热系统配置,结果表明:对于装机容量为50 MW的太阳能热发电站而言,在太阳倍数为2.0、储热时长为15 h的组合下,可以获得较好的电站性能。     

Ho掺杂纳米TiO2光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的和Ho掺杂的TiO_2纳米粒子,对样品进行了TG- DTA、XRD和UV-Vis吸收光谱分析,并以甲基橙的光脱色反应考察了样品的光催化性能。发现Ho的掺杂抑制了TiO_2粒径的长大,细化了晶粒;Ho掺入到TiO_2的晶格中,引起了晶格的畸变和膨胀;Ho的掺杂使TiO_2的吸收带边发生微小的蓝移,且在450nm和540nm光区附近产生吸收;适量Ho的掺杂可提高TiO_2的光催化性能,紫外光照下,Ho的掺杂量为0.3%时,光催化性能最佳;可见光下(波长>420nm),Ho掺杂的TiO_2呈现光催化活性,210min内甲基橙的脱色率可达21.6%。