TiO2光催化剂改性研究进展

TiO2以其催化活性高,热稳定性好,抗光氧化性强及无二次污染等特性成为最受重视的一种光催化剂。本文介绍了TiO2光催化机理、指出了TiO2的缺点,重点对TiO2光催化剂的改性、提高其降解废水效率的研究进行了综述,提出了今后TiO2光催化剂改性的研究方向。     

Yb/TiO2光催化降解染料废水的研究

采用胶-溶凝胶法制备纳米掺镱TiO2光催化剂Yb/TiO2.在紫外灯下照射,对罗丹明B模拟染料废水进行光催化降解研究,优化了光催化的反应条件.结果表明:当掺镱量n(Yb)/n(TiO2)为1.0％,催化剂用量为2g·L-1,溶液pH值为4,光照时间为3h,染料废水的起始浓度为10mg·L-1时,染料废水的降解率可达95.32％.     

纳米晶TiO_2与市售TiO_2光催化降解制浆废水的性能比较

用溶胶—凝胶法制取半导体金属氧化物TiO2粉末,并对其进行热处理。XRD分析表明,这样制得的TiO2其晶粒大小具有纳米尺度,为纳米晶催化剂。在紫外光照射下,用其作光催化剂对制浆黑液废水进行降解处理,同时用市售TiO2作比较实验。结果表明,纳米晶TiO2对制浆黑液废水的光催化降解效果明显优于市售TiO2。就纳米晶TiO2而言,其用量有一个最佳值。     

ZnO掺杂TiO2光催化降解含铬废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备ZnO-TiO2复合半导体光催化剂和纯TiO2光催化剂。以含铬废水为降解目标物,研究了ZnO掺杂TiO2为催化剂的紫外光催化反应,来探讨ZnO掺杂对TiO2光催化降解含铬废水的可行性。并重点考察了ZnO的掺杂量、催化剂的添加量、溶液初始浓度、光照时间、溶液pH值对降解效率的影响。实验结果表明:当ZnO掺杂比为2.0%、催化剂用量为0.8g/L、pH为4、浓度为2.0mg/L的含铬废水250 mL,30瓦紫外灯光照降解15 min时,含铬废水降解率可达96.2%。     

掺杂改性纳米TiO_2光催化剂的制备及表征

对纳米TiO2光催化剂的溶胶-凝胶法合成工艺方法进行了改进。分别考察了不同掺杂金属离子(Fe3+、Cu2+、Pb2+)的不同掺杂量对TiO2的晶相和晶粒尺寸、光学性能、以及其光催化降解性能的影响。所得到的改性纳米TiO2光催化剂,扩大了对可见光响应范围,提高了光催化降解效率,对进一步利用太阳能治理工业有机废水有重要的参考价值。     

AOP降解含酚含氯混合废水的研究

以主波长为254nm的紫外光灯为光源,TiO2为光催化剂,对苯二酚和五氯酚钠混合废水的光催化降解。研究了各种因素如催化剂的活化温度、TiO2的用量、溶液的初始浓度以及酸度对降解率的影响。并对降解机理进行了初步探讨。     

Cu2O光催化还原含铬(Ⅵ)废水的研究

采用亚硫酸钠还原法制备了Cu2O光催化剂,并将其应用于含铬(Ⅵ)废水降解还原的光催化反应,同时与Bi2WO6、TiO2等光催化剂进行了活性比较.研究表明,在300W高压汞灯照射下反应1.5 h,Cu2O、Bi2WO6和TiO2光催化剂对铬(Ⅵ)的光催化还原降解率分别为69.5%、61.5%和44.2%,与其禁带宽度(2.O eV、3.O eV、3 2 eV)成反比,Cu2O较窄的禁带宽度使其具有良好的光催化活性.Cu2O光催化还原铬(Ⅵ)废水的适宜工艺条件为:废水的pH为3.O,Cu2O光催化剂用量为0.25 g·L-1.在上述工艺条件下,300W高压汞灯光照反应时间4 h后,废水中的铬(Ⅵ)有82%被还原.采用微分法对Cu2O光催化还原含铬(Ⅵ)废水反应进行了化学动力学研究,其光催化反应速率方程为:v=0.681CCr2.7.     

纳米TiO2光催化剂的改性及其在废水处理中的应用进展

综述了近年来纳米TiO2光催化剂在表面贵金属沉积、表面耦合、表面敏化、掺杂和催化剂固定化等方面的改性研究;介绍了纳米TiO2光催化剂在对含油废水、药物废水、印染废水、造纸废水、表面活性剂废水、重金属废水和无机物非金属废水等处理过程中的应用;最后展望了纳米TiO2光催化剂的发展和应用前景.     

纳米TiO2复合光催化剂处理印染废水影响因素的研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合光催化剂,对印染废水的光催化降解性能研究,用正交试验法选择最佳的降解条件。结果表明,废水降解率的影响因素依次为:废水初始浓度、废水初始pH值、复合光催化剂用量、光照时间、鼓气量等。通过试验优化和考虑经济、时间等因素确定最佳降解条件是:废水初始浓度为10 mg·L-1、废水pH值为3、复合光催化剂的用量为2.0 mg·L-1、光照时间2 h、鼓气量为8 L·min-1。     

TiO2光催化降解印染废水的工艺条件优化

采用锐钛矿型TiO2为光催化剂,以高压汞灯为光源,运用正交试验法,对光催化降解印染废水的工艺条件进行了优化试验研究.试验结果表明,TiO2光催化降解印染废水优化的工艺条件为300 W高压汞灯,TiO2用量6 g·L-1,pH=5.35,光照时间120 min,曝气量1.5 L·min-1.在上述工艺条件下,CODCr去除率达85.60%,脱色率达98.0%以上,达到了国家相关排放标准.     

纳米二氧化钛悬乳体系光催化降解愈创木酚机理的研究

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备的纳米TiO2作为催化剂,以造纸废水中木质素的模型物愈创木酚(G-M)为对象,在一定的降解条件下对G-M光催化降解动力学和机理进行了研究。结果表明,G-M的光催化降解过程包含吸附和降解两个过程,通过对G-M在TiO2表面吸附性能的研究,得到其吸附平衡常数;运用L-H方程,对G-M光催化降解动力学方程进行讨论,得到降解动力学方程:1/r=1.774/C+0.1034。同时,对TiO2光催化降解机理进行了探讨。     

二氧化钛光催化降解水溶性分散染料的研究

以太阳光，氙灯为光源，研究了二氧化钛的晶型对可溶性分散染料光催化降解及吸附性能的影响，发现无定型TiO2对分散染料有很强的吸附净化能力，锐钛型TiO2在250nm-400nm的波长范围内有明显的吸收峰，从而提高了光催化效率，TiO2对分散大红、分散棕黄，分散黑等染料的脱色率、COD去除率均在80%以上。     

TiO2纳米管阵列膜光催化降解苯胺

利用TiO2纳米管阵列光催化降解含苯胺水样,考察了影响苯胺降解率的各种因素。结果表明,在照射光源波长254 nm,反应时间120 min和苯胺水溶液pH=9时,TiO2纳米管阵列光催化氧化苯胺的效果最好,苯胺降解率达到87%;另外在苯胺水样中加入含Fe3+、Cu2+的金属盐和少量的H2O2氧化剂后,对TiO2纳米管阵列的催化活性具有促进作用,其苯胺降解率分别提高了42%、31%和19%。探讨了TiO2纳米管阵列光催化降解苯胺的反应机理。     

LDO负载纳米二氧化钛复合物的制备及其光催化性能研究

以碳酸根型镁铝层状双氢氧化物(LDH)为载体,采用溶胶-凝胶法利用酞酸丁酯水解负载纳米TiO2于LDH片层获得TiO2/LDH前驱体,通过低温焙烧前驱体获得纳米二氧化钛/层状双金属氧化物复合物(TiO2/LDO).以亚甲基蓝溶液模拟染料污染物,在波长291 nm紫外光条件下测定吸光度,评价了光催化剂不同投加量,体系pH值以及光照时间条件下对亚甲基蓝降解率的影响,研究了TiO2/LDO的光催化性能.结果表明:通过溶胶-凝胶法可以获得高分散纳米级(<10 nm)TiO2负载型TiO2/LDH复合物,TiO2/LDH中TiO2负载率达8.01wt%(质量分数);TiO2/LDO的光催化性能较纯LDO高,TiO2负载于LDO层板对亚甲基蓝具有协同催化作用;在pH值为9的80 mL亚甲基蓝溶液(浓度为5 mg/L)中投入0.20 g TiO2/LDO,催化反应8 h后降解率高达81.7%,TiO2/LDO对亚甲基蓝溶液的光催化反应符合一级动力学方程.     

La3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La^3＋／TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果。结果表明,La^3＋掺杂量（摩尔分数）2．8％、催化剂用量1．2g／L、体系pH值为11时,12mg／L亚甲基蓝溶液经2h光催化降解,其降解率可达99．1％。与纯TiO2相比,La^3＋/TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性。     

TiO2-AgCl光催化氧化分解水中有机物的研究

利用AgCl的光催化活性,应用沉淀法将AgCl沉积到TiO2表面,对TiO2的光催化活性进行改性,经过实验发现,利用掺有AgCl的纳米TiO2的光催化性能比单独的使用催化剂TiO2和AgCl有一定程度的提高,能提高活性深蓝的脱色速率.通过研究发现,在pH=3时,加入复合催化剂TiO2-AgCl 的浓度在0.04 g/L,紫外照射时其脱色效果最好,光催化氧化降解活性深蓝的反应是一级反应.     

光催化还原十溴联苯醚

以模拟太阳光为光源,首次研究了TiO2悬浮体系中十溴联苯醚（BDE-209）的光催化还原反应,讨论了TiO2投加量、BDE-209初始浓度、空穴清除剂对反应的影响。结果表明TiO2悬浮体系对BDE-209的光降解效果明显。当TiO2为1 g/L,甲醇作为空穴清除剂时,2.5 h后的降解效果最好,降解率达到78.6%,降解过程符合一级反应动力学方程,反应动力学常数为0.0103 min-1。利用光催化还原法制备了Ag/TiO2催化剂,采用TEM、EDS对催化剂进行表征,并进一步研究了Ag/TiO2光催化还原BDE-209,发现30 min内降解率即可到达96%。     

TiO_2溶胶光催化降解活性橙K-GN

以钛酸正丁酯为前驱体,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂在20℃制备具有光催化活性的TiO2溶胶。在40 W,波长253.7 nm紫外光灯照条件下,研究了活性橙K-GN染料溶液被TiO2溶胶光催化降解的可能性。研究了水的摩尔比、pH值、光照时间、染料初始浓度对降解率的影响,并且比较了TiO2溶胶与添加H2O2的溶胶的光催化活性。结果表明,当溶胶中钛酸丁酯∶水(摩尔比)为1∶100,pH值为1.0,光照时间80 min,染料初始浓度为20 mg/L时,降解率达到98%。HO可以促进TiO溶胶的处理效果,添加量为0.03%时促进效果明显。     

Au掺杂水热均匀沉淀高温制备TiO_2的光催化性能

向水热均匀沉淀、800℃焙烧制得的高活性、易分离TiO2(TiO2-800)中掺杂金(Au),以光催化降解活性艳红染料X-3B作为模型反应,考察了掺Au量、制备条件、Au的价态等对Au/TiO2-800光催化性能的影响。结果表明,氨水作为沉淀剂,200℃焙烧的0.5%Au/TiO2-800的光催活性较TiO2-800有较大提高,染料X-3B的降解率由93%提高到了100%。还原实验显示,0.5%Au/TiO2-800表面存在的离子态Au能有效提高TiO2-800光催化活性。     

CNTs负载TiO2对茜素红溶液的降解研究

以钛酸四丁酯为前驱体,冰醋酸为水解抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO₂/CNTs复合催化剂。测定复合催化剂对不同浓度茜素红溶液的光降解活性,并对光催化降解动力学进行研究。结果表明,在CNTs负载质量分数7.5%、焙烧温度450 ℃和焙烧时间3.5 h条件下制备的TiO₂/CNTs复合催化剂光催化活性得到提升。相同条件下,TiO₂/CNTs对150 mg·L^-1茜素红溶液的最终降解率达67%,而TiO₂的最终降解率只有56%。复合催化剂光催化活性提升的原因是CNTs负载后光催化粒子在紫外光照射下生成更多的氢氧根活性自由基。光催化降解动力学符合Langmuir-Hinshelwood方程,催化剂对污染物的表观吸附是整个反应的“瓶颈”。随着反应浓度的增大,光催化降解反应的反应级数由一级反应逐渐下降为零级反应。