可见光下利用ZrO2(Er3+)/TiO2光催化降解海水中柴油污染

通过共沉淀法自制上转换材料与TiO_2复合的纳米光催化剂;利用SEM、XRD等方法对光催化剂进行表征;通过改变催化剂掺杂比、pH值、催化剂投入量、光照时间和柴油初始浓度研究了可见光下光催化降解海水中柴油污染的影响因素以及复合光催化剂ZrO_2(Er3+)/TiO_2的利用效率,通过正交试验优化海水中柴油污染的降解;进行动力学分析,计算总反应速率表达式。结果表明,当柴油初始浓度为0.20g/L,催化剂投加量为0.8g/L,催化剂掺杂比为40%,pH为7,光照时间为2.5h时,复合光催化剂的利用效率最高,柴油的去除率达到87.74%。ZrO_2(Er3+)/TiO_2在可见光下能够有效地降解海水中的柴油污染。     

PbSnO_3/膨润土复合光催化剂对甲基橙溶液的脱色性能

以钠基膨润土为载体,硝酸铅[Pb(NO3)2]和结晶四氯化锡(SnCl45H_2O)为原料,采用水热合成法制备出PbSnO3/膨润土复合光催化剂。以甲基橙为目标降解物,在自然光照条件下,研究PbSnO3/膨润土复合光催化剂对甲基橙的脱色性能,实验表明:光照时间30min,催化剂用量为50mg/L,膨润土负载比为5%时脱色率达到91%以上。     

Ta掺杂提高TiO_2光催化效率及对微观结构的调制

采用Ta元素掺杂TiO_2光催化剂,研究掺杂引起的光催化效率变化、微观结构改变和催化剂改性的机制。采用溶胶凝胶法制备不同浓度的Ta元素掺杂纳米TiO_2光催化剂,并通过降解罗丹明B表征其光催化性能。通过X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱分析Ta掺杂纳米TiO_2催化剂晶相、微观结构、元素组成和化合价等。结果表明:Ta掺入纳米TiO_2催化剂后,Ta原子将取代Ti的位置,以Ta~(5+)形式存在于TiO_2晶格中,促进掺杂样品中形成氧空位,可以有效提高电子密度,并抑制光生载流子复合,从而提高催化效率。当掺杂比例n_(Ta)/n_(Ti)为3%时,光催化效率最高,光照2 h对罗丹明B降解率高达83.8%,是未掺杂样品的2倍以上。     

低温制备{001}TiO2及光催化性能研究

在低温下通过溶胶-凝胶法成功制备出球状{001}TiO_2光催化剂,在300W氙灯模拟太阳光下,以10mg/L的亚甲基蓝为目标污染物来评价该催化剂的活性。通过X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、扫描电镜(SEM),以及荧光(PL)对其进行了表征分析。结果显示,随着HF含量的增多,{001}TiO_2晶体的结晶程度越高,可见光响应增强,但禁带宽度几乎不变,光生电子与空穴复合率降低。当HF用量为12mL,光照时间为120min时,{001}TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率可达到97%。     

TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的合成

以钛酸四正丁酯(TBOT)、氧化石墨烯、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用水热法合成了一系列二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2)/石墨烯复合光催化剂,并对TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂进行了表征。研究结果表明,随着SiO_2用量的增大,TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的比表面积及气孔直径增大,在石墨烯用量为1%(wt,质量分数),SiO_2用量为30%(摩尔百分数),10mg TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂在80min内对亚甲基蓝(MB)溶液(10mg/L,40mL)的光催化降解率达到99.2%。     

稀土及过渡金属掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

选用六水合硝酸镧(La(NO_3)_3·6H_2O)及六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用水热法制备了稀土La及过渡金属Co共掺杂的二氧化钛(TiO_2)复合光催化剂,并通过XRD、SEM、EDS、FT-IR表征手段对样品进行了分析。以甲基橙为模型污染物,研究La及Co共掺杂量对复合光催化剂活性的影响。结果表明:通过水热法制备的催化剂为球型结构的金红石相,掺杂La和Co并未改变TiO_2的晶体结构;(La/Co)/TiO_2复合材料对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当La及Co的共掺杂量为1%(mol,摩尔含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到98.2%。     

B、N和Ce共掺杂TiO_2光催化降解染料废水研究

采用B、N和Ce共掺杂TiO_2降解酸性蓝BRL、活性金黄K-2RA、弱酸性黑RB和酸性大红GR 4种染料废水,考察了催化剂用量、染料初始浓度、光照时间和pH值等对其降解率的影响。结果表明:B、N和Ce共掺杂TiO_2除了能使染料快速褪色外,还能将其完全矿化为CO_2,SO_4~(2-)和NH~+_4等离子。酸性大红GR染料和酸性蓝BRL在pH=5、催化剂用量50mg、初始浓度50mg/L、光照180min时降解率分别为98%和94.2%。pH=1、催化剂用量50mg、初始浓度40mg/L、光照时间180min时,活性金黄K-2RA的降解率达94.5%。弱酸性黑RB在pH=2、催化剂用量60mg、初始浓度20mg/L、光照时间210min时,降解率达到最大,为92.6%。     

Ce掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce掺杂TiO2光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,研究了其在紫外光下对聚丙烯酰胺(PAM)的降粘性能,探讨了催化剂用量、光照时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对PAM降粘效果的影响。实验结果表明:Ce掺杂TiO2提高了TiO2的光催化活性;当Ce:TiO2的摩尔比为3∶100、煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h、催化剂加入量为2%(质量分数)时Ce掺杂TiO2催化剂的光催化降粘率可达99%以上。     

F掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,氢氟酸(HF)为氟源,采用水热反应法制备了具有可见光活性的氟(F)掺杂二氧化钛(TiO_2)(TiO_2-F),研究了F掺杂对TiO_2光催化性能的影响。采用XRD、Raman spectra、N2-BET、TEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明:适量HF的掺入可以明显提高TiO_2高能晶面的暴露比、结晶程度、粒径大小以及对甲基橙(MO)的降解效率,在MO浓度为15mg/L、pH为6.5,降解时间为2.5h,HF添加量为60%(体积浓度)制得的TiO_2-F用量为0.8g/L条件下,TiO_2-F对MO溶液的降解率最大达到62.4%,具有较好的光催化效果。     

硫掺杂二氧化钛负载硅藻土复合光催化剂光降解苯酚的研究

以硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶-低温烧结法制备了硫掺杂二氧化钛负载型微孔-介孔结构复合光催化剂.物相分析表明TiO2-xSx样品为纯的锐钛矿相,TiO2包覆在硅藻土载体表面形成了复合结构.紫外-可见漫反射谱图显示S掺杂后的TiO2-xSx(350℃)样品吸收带边发生了明显的红移,负载型复合光催化剂显示出比TiO2-xSx样品更强的可见光吸收性能.当复合光催化剂中硅藻土的负载量为30%(质量分数)、硫的掺杂量为0.03%(摩尔分数)时,以氙灯为辐照光源,光催化苯酚溶液的降解率最高.在pH=5.83、催化剂用量为2g/L、初始质量浓度为10mg/L的条件下,苯酚在光照2h后降解率达到85%.催化剂重复使用4次后,苯酚的降解率仍在80%以上.     

钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。     

金红石相Ce/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,硝酸铈为掺杂剂,采用水热法制备了纯TiO_2和不同掺杂浓度的Ce/TiO_2复合光催化剂。并用X射线衍射、扫描电镜和X射线能谱仪对样品的结构及形貌进行了表征,最后以亚甲基蓝为模型污染物,探讨了Ce掺杂量对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:通过水热法制备的Ce/TiO_2仍为金红石型,掺杂Ce并未改变TiO_2的晶相结构。Ce/TiO_2复合光催化剂为分散均匀的微球形,粒径在1μm左右。掺杂Ce可显著提高TiO_2的光催化活性,当Ce掺杂量为3%时,对亚甲基蓝的降解率最高,达到99%。     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

Co2+、C共掺杂纳米TiO2光催化降解苯酚的研究

以钛酸丁酯、硝酸钴和葡萄糖为原料,采用溶胶凝胶法制备钴、碳共掺杂的纳米Co-C/TiO_2催化剂,通过X射线衍射(XRD)和紫外可见漫反射光谱(UV-vis)表征分析,鉴定样品的晶型,估算晶粒大小以及测定样品的光学性能,并计算带隙能。结果表明,Co-C/TiO_2催化剂仍然以锐钛矿型存在,晶粒尺寸约为12.08nm;催化剂的带隙能降低,吸收带边发生红移。在紫外光照下,考察光照时间、催化剂用量、苯酚初始浓度和pH值等因素对Co-C/TiO_2光催化降解苯酚的影响。利用响应面优化设计及降解模型拟合,得到降解苯酚的最佳条件为:加入0.05g催化剂,初始浓度为17.44μg/mL,pH=5.68,此时苯酚降解量最大可达15.67mg/g。     

Fe2O3/TiO2纳米管光催化降解微环境苯系物的实验研究

采用阳极氧化-阴极沉积-阳极氧化法制备了三氧化二铁/二氧化钛(Fe2O3/TiO_2)复合纳米管阵列,以室内空气典型污染物苯系物为模拟反应物,研究了湿度与催化剂用量对苯系物气体光催化降解效果的影响,并分析了Fe2O3/TiO_2复合纳米管光催化降解苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯的反应历程。结果表明:该Fe2O3/TiO_2复合纳米管排列整齐均匀,相对纯TiO_2具有较高的可见光响应特性;光功率密度为0.9W/cm2、停留时间为10min,不同湿度和催化剂用量条件下总苯系物的降解率可以达到75%~95.3%;当湿度为60%,光催化剂用量为50cm2或62.5cm2时,各组分的降解率达到最高;湿度为0~30%,催化剂用量为25~37.5cm2时,各组分的降解率较高;在不同湿度下,苯系物各组分的氧化历程主要受正水离子及超负氧离子的数量影响。     

镧掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料的制备及性能

以钠基膨润土为载体,钛酸丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备镧掺杂TiO2/膨润土复合光催化剂,采用X射线衍射(XRD)和红外光谱(IR)对复合催化剂进行了表征,在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。实验结果表明,掺杂镧与未掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂中TiO2主要以锐钛矿型存在;掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂的光催化性能明显优于未掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂,当镧的掺杂量为1%(原子分数),焙烧温度为500℃时,其光催化活性达到最佳效果。     

Ag、Cu掺杂TiO_2催化剂的制备及其光催化降解阿昔洛韦的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag、Cu共掺TiO_2催化剂,研究了Ag、Cu掺杂比例对TiO_2光催化效果的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、紫外-可见漫反射分别表征了催化剂的结构、形貌、光吸收及光催化性能。结果表明:以适当比例掺杂Ag、Cu能显著提高TiO_2光催化剂对阿昔洛韦的去除能力,Cu、Ag掺杂量分别为1.2%、1.5%(均为摩尔分数)的TiO_2光催化剂对阿昔洛韦的去除率高达98.8%。     

g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用经硫酸处理过的三聚氰胺热解制备g-C_3N_4,利用光照还原在其表面负载Ag颗粒,再通过原位沉积法沉积上AgCl和TiO_2,制得g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合催化剂。既而采用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和PL等分析手段对材料进行表征。并用10mg催化剂、50mL 15mg/L甲基橙溶液作为反应体系进行光催化实验。光照80min后,g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2光催化剂对甲基橙的降解率为99.35%。相同条件下,g-C_3N_4、g-C_3N_4/Ag和g-C_3N_4/TiO_2催化剂对甲基橙的降解率分别为34.29%、45.33%和55.84%。该结果表明,复合材料g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2具有优异的光催化性能。优异的光催化性能得益于材料中g-C_3N_4、Ag、AgCl和TiO_24种组分间的协同作用。     

钴掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

选用六水合硝酸钴((Co(NO3)2·6H2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,利用水热法制备出钴掺杂改性的TiO_2光催化剂,并利用XRD、SEM、EDS等方法对样品进行表征,研究了Co/TiO_2催化剂的结构、形貌和组成及其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,通过水热法制备的纯TiO_2及Co/TiO_2均为金红石相结构,掺杂Co2+并未改变TiO_2的晶体结构,Co/TiO_2为单分散相的球型,分布较均匀。Co/TiO_2对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当Co2+的掺杂量为1%(mol,摩尔百分含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到97.4%。     

Y2O3/WO3光催化降解溴酚蓝染料的研究

采用光催化荆Y2O3/WO3对含溴酚蓝染料废水的处理进行了研究,探讨了光催化剂作用机理,讨论了光催化剂组成、用量、试液pH值、光照时间与溴酚蓝染料溶液脱色率的关系.结果表明,当w(Y2O3)=1.5%、50mL时试液的起始质量浓度为20mg/L,催化剂用量为0.400g,pH=7.0,光照6h时溴酚蓝染料溶液的脱色率可达96.8%.