纳米TiO_2/电气石光催化性能的研究

利用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/电气石复合光催化剂,比较了纯TiO2、电气石粉体和复合催化剂的催化活性,并且从负载次数、活性大红溶液初始浓度方面进行了研究.结果表明,复合催化剂对活性大红有一定的降解作用,4g/L复合催化剂投入到初始浓度为20mg/L、体积为30mL的活性大红溶液中,紫外灯照射4h后,降解率可达到72.3%.     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体,采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱分析(PL)等手段对TiO2的相结构和TiO2中电子-空穴对的复合性能进行了表征,探讨了掺杂组分对光催化活性的影响机制。以紫外光下降解亚甲基蓝为探针反应,考察铕的掺杂对催化剂催化性能的影响。结果表明Eu3+的掺杂能够通过抑制催化剂晶粒长大从而减少团聚,并且通过降低光生电子-空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。光催化实验表明,催化剂加入量为3g/L,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L时,掺杂1%Eu3+的催化剂催化性能最佳,反应3.5h降解率达到85.5%。     

α-SiW11Cu/PANI/ZnO复合催化剂的制备及光催化降解孔雀石绿研究

以铜取代杂多酸盐α-SiW_(11)Cu为活性组分,制备了α-SiW_(11)Cu/聚苯胺(PANI)/ZnO三元复合催化剂,采用傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜表征了其结构,并以模拟污染物孔雀石绿的光催化降解评价了α-SiW_(11)Cu/PANI/ZnO的光催化性能。结果表明:在30W紫外灯照射下,当孔雀石绿溶液pH=3,孔雀石绿初始质量浓度为10mg/L,复合催化剂投加量为20mg/L,照射时间为200min时,脱色率可达83.78%。光催化降解孔雀石绿过程符合一级动力学方程,一级方程表观反应速率常数为0.00917min~(-1)。     

大颗粒纳米晶TiO2的制备与降解硝基苯的研究

采用溶胶-凝胶法制备了大颗粒TiO2为光催化剂,并通过XRD、SEM、BET等方法对制备的催化剂结构进行了表征,研究了硝基苯溶液光催化降解的影响因素,并根据降解机理讨论了降解过程中的中间产物.结果表明:大颗粒TiO2催化剂有比较高的活性,同时硝基苯初始浓度、降解环境、溶液pH值方面对降解过程有影响.     

以水杨酸为模板分子的Nd掺杂分子印迹TiO2的制备及光催化性能

以水杨酸(SA)为模板分子,钛酸四丁酯为钛源,硝酸钕为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法,在不同焙烧温度和不同Nd掺杂量下制备了一系列Nd掺杂分子印迹TiO_2(NMT)光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、ICP-AES、EDS、XPS、FT-IR、N_2吸附-脱附(BET模型)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对产物进行了表征,并以光催化降解SA为指针反应,考察了Nd掺杂量、焙烧温度、SA溶液初始pH值对产物光催化活性的影响。结果表明,NMT为单一锐钛矿相,孔道结构的形成是晶粒堆积孔和模板剂脱除所致。相比非印迹TiO_2和未掺杂的分子印迹TiO_2,NMT对模板分子降解反应的光催化活性大大提高,且当n(Nd)∶n(TiO_2)=0.30%、550℃热处理2 h时光催化活性最佳:紫外光下其作为光催化剂可以得到86.4%的降解率(SA模拟废水初始浓度为20 mg/L、初始pH=4,降解反应时间为70 min),重复使用四次降解率仍保持在83.02%;可见光(λ400 nm)下可以得到97.96%的降解率(SA模拟废水初始浓度为20 mg/L、初始pH=4,降解反应时间为30 h)。     

硅掺杂介孔TiO2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征.分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解.     

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。     

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.     

Sm3+和Gd3+共掺杂TiO2粉体的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2,1%Sm3+或2%Gd3+单掺杂和1%Sm3+/2%Gd3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD和SEM/EDAX等技术进行表征。以对亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价了TiO2复合粉体的光催化活性,探讨了Sm3+/Gd3+共掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对TiO2粉体光催化活性的影响机制。结果表明,Sm3+/Gd3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体的光催化活性;Sm3+/Gd3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2粒径尺寸减小,增大了TiO2的晶格畸变。当亚甲基蓝初始浓度为4mg/L和粉体投加量为2g/L时,TiO2复合粉体的光催化活性最高,对亚甲基蓝光催化降解率达99.71%;降解亚甲基蓝反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程。     

铁掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe3 的纳米TiO2微粒,采用X光衍射仪对粉体进行了表征.以甲基橙为目标降解物,研究了Fe3 掺杂纳米TiO2光催化性能.结果表明,掺杂适量Fe3 能够提高TiO2的光催化活性,当Fe3 的掺入量为摩尔比0.41%时催化活性最高.以紫外灯为光源,降解初始浓度为20mg·L-1的250mL甲基橙溶液,催化剂0.41%(摩尔分数)Fe3 -TiO2投加量为0.5g时,甲基橙的光催化降解效果最好.     

锂掺杂氧化镍光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了未掺锂和掺锂的氧化镍粉体,通过X射线衍射、扫描电镜对其进行了表征,以8W紫外灯为光源,研究了甲基橙在目标催化剂水悬浮液中的光催化降解性能,结果表明,全部粉体均为立方晶型,当锂掺杂量为2.5%、催化剂添加量为0.4g/L时纳米粉体光催化性能达到93%.     

Sr-TiO2/多孔陶瓷滤球复合光催化剂对难降解有机物腐殖酸的去除性能

腐殖酸(HA)是自然环境中广泛存在的大分子难降解有机物。以多孔陶瓷滤球(PCFM)为载体,通过溶胶-凝胶法掺杂稀土元素Sr制备出复合光催化剂Sr-TiO_2/PCFM,用以降解腐殖酸废水。结果表明:当HA初始浓度为20mg/L,pH=5.98,温度为37℃时,Sr-TiO_2/PCFM对HA的降解率可达到86.82%。Sr-TiO_2/PCFM重复利用3次后,对HA的降解率仍可维持在40%以上。     

溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体,并采用紫外分光光度计、XRD等表征手段对TiO2的粒度、晶型结构进行了表征,分析了煅烧温度、TiO2晶型比例、溶液初始pH值等因素对TiO2结构性能及光催化活性的影响.结果表明:TiO2的锐钛矿晶型与金红石晶型的转相温度为700 ℃左右;采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,控制溶液的pH值为4,煅烧温度为600 ℃,所得产物晶型全部为锐钛矿;当无水乙醇与钛酸丁酯的体积比为10:1时,产物的粒径为617 nm;且当配制溶液pH值为4,煅烧温度为600℃条件下,煅烧时间为40~60 min时,所制备TiO2的光催化效果较好,降解率较高;当光催化体系的pH值为9、以质量浓度为10 mg/L的亚甲基兰溶液浸泡2 h,TiO2的用量为0.25 g/L时,产物的降解率高达95.3%.     

溶胶-凝胶-冷冻法制备纳米TiO2及其表征

为解决纳米TiO2粉体易产生团聚的问题,采用溶胶-凝胶与冷冻干燥法制备纳米TiO2粉体.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外分光光度计对纳米TiO2粉体的物相组成、形貌和光催化活性进行了表征.实验结果表明:在400℃下所制得的TiO2纳米粉体的粒径约为6 nm,且粒度分布均匀,呈球形;所制得的TiO2纳米粉体在投加量为2 g/L时可使质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液在2.5 h内几乎全部降解.溶胶-凝胶与冷冻干燥法再结合阶段升温焙烧法可得到分散性好、粒径小和光催化活性好的粉体.     

TiO_2/改性硅藻土对LAS废水COD_(Cr)的降解性能

采用Sol-gel法制备了纳米TiO_2/改性硅藻土复合材料,并用于处理直链烷基苯磺酸钠(LAS)废水,以COD_(Cr)为评价指标,考察了催化剂的投加量、水温、催化时间、废水初始pH值和初始浓度等因素对降解性能的影响,分析了催化降解的动力学。结果表明,初始COD_(Cr)为425.9mg/L的LAS废水,当调节废水pH=5.0,催化剂投加量为4.0g/L时,10W紫外光催化反应6h废水中COD_(Cr)降解率达到84.46%;水温升高不利于降解率的提高,废水初始浓度的降低或稀释后COD_(Cr)降解率明显提高,在酸性条件下催化效果要优于中性和碱性;添加1mL 30%H_2O_2,COD_(Cr)降解率可提高10%~15%;LAS废水降解COD_(Cr)的反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型。     

新型非均相炭基Fenton催化剂可见光降解甲基橙的研究

为了更好地了解炭基材料与铁氧化物复合光Fenton处理染料的机理,开发出更多的炭基材料与高级氧化技术相结合的复合技术,拓展复合材料的用途,以活性炭纤维为载体,硝酸铁为铁源,硝酸锰为锰源,柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法合成了新型非均相Fenton催化剂。利用SEM、XRD表征手段对材料进行了分析,并使用复合材料对甲基橙进行了光Fenton催化实验。探讨了新型催化剂在模拟太阳光下对甲基橙染料的降解情况,考察了过氧化氢的含量、pH值、Mn氧化物对甲基橙降解的影响,分析了其反应机理,研究了其循环使用的稳定性。结果表明:溶胶-凝胶法可以在ACF表面成功负载Fe和Mn的氧化物;复合光Fenton催化剂对染料的降解属于光敏化机理;在可见光下,随着过氧化氢浓度从0mmol/L到20mmol/L的提高,其降解速率逐渐增大,后期增加缓慢;在过氧化氢浓度为15mmol/L,可见光照射下,材料在溶液初始pH为3至9的范围,催化剂浓度2.4g/L,对100mg/L染料的去除都有70%以上的去除效果;锰的添加对脱色效果具有促进作用;重复使用材料5次,其脱色效果仍然保持在90%以上。     

Ce4+/TiO2溶胶对酸性藏青GGR的光催化降解

以钛酸四正丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法常温制备稀土离子Ce4+掺杂的TiO2溶胶,用以光催化降解酸性藏青GGR,探究掺杂对TiO2溶胶光催化活性的影响.研究Ce4+掺杂量、pH、溶胶浓度和染料初始浓度对溶胶光催化活性的影响.结果表明:未掺杂TiO2溶胶粒径为29.7nm,随Ce4+掺杂量增加粒径逐渐降低至22.4nm,粒径的减小使得TiO2粒子比表面积加大,光催化活性提高.染料降解率随掺杂量增加而提高,当Ce4+的掺杂量超过1.0％时,降解率下降,说明过量的掺杂会抑制TiO2的光催化活性.溶胶pH会影响溶胶中TiO2晶型和带电情况,pH为1-2时溶胶光催化活性最高.溶胶浓度低光催化反应体系中TiO2受激发产生的电子和空穴少,染料降解率低.染料初始浓度高紫外光透过率小,光能利用率低,染料降解速度慢.当溶胶pH为1-2,溶胶浓度0.2mol·L-1,染料初始浓度59mg· L-1时,未掺杂TiO2溶胶对酸性藏青GGR的降解率为64.5％,摩尔掺杂比1.0％的Ce4+/TiO2对染料的降解率达90.2％.掺杂使TiO2的光催化活性提高了25.7％.     

C/La-TiO2纤维膜的制备及可见光降解甲苯气体

采用溶胶-凝胶法制备了碳(C)、镧(La)掺杂改性的TiO₂催化剂,并使用同轴静电纺丝法以聚乙烯醇(PVA)为模板剂制备成壳-核纤维膜。探究可见光下其对甲苯气体的光催化降解效果,考察了催化剂负载量、甲苯初始含量及C/La掺杂量对甲苯降解的影响。通过XRD、SEM、XPS、DRS及TGA证明C、La和TiO₂成功掺杂,改性后的催化剂光学吸收带边发生红移,可见光区域光吸收强度得到增强。可见光下降解甲苯气体的光催化降解实验结果表明,当纺丝液推进速度为2mL/h、甲苯初始含量为3mL/L及C/La掺杂量分别为0.9g/0.6g时,可见光下反应2h后,甲苯降解率最高可达92.9%。5次循环使用后,降解率没有明显下降,表明纤维膜具有良好的稳定性。     

固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-Fe_2O_3光催化降解含酚废水

采用固体超强酸SO42-/TiO2-Fe2O3为光催化剂,苯酚的光催化降解为模型反应,考察了pH值、苯酚初始浓度、催化剂投加量、光照距离、光照时间、助催化剂H2O2对光催化降解过程的影响。结果表明,苯酚初始浓度为50mg/L,催化剂投加量5g/L,光照距离11cm,光照时间为150min,降解率达61.29%,添加助催化剂H2O2后,反应60min,苯酚降解率达到85.12%。     

催化剂对正硅酸乙酯水解-聚合机理的影响

运用溶胶-凝胶法制备SiO₂凝胶,研究了催化剂对正硅酸乙酯的水解-聚合机理及凝胶结构的影响．结果表明催化剂阴离子尺寸导致了不同的水解机理,不同的催化方式及催化剂浓度、pH值、反应水量等对凝胶化时间、结构均有明显影响．