TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂）,考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极,对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响,并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构,比表面积为382.08 m²·g^-1,比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1,优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%,循环再生吸附10次后,RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%,循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为,以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。     

ZnFe2O4/TiO2纳米棒光催化剂的制备及其对甲基橙废水的脱色研究

采用水热法制备了ZnFe₂O₄纳米粒子,在碱性条件下水解钛酸丁酯组装得到ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)、N₂吸附-脱附仪及电化学工作站分别表征了ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒的晶型、形貌、磁性能、孔结构及电极性能,并研究了其对甲基橙废水的脱色效果。结果表明,ZnFe₂O₄具有尖晶石结构,而TiO₂是锐钛矿结构,二者组装为具有介孔结构的ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒光催化剂,比饱和磁化强度高达40.0 emu·g^-1;紫外光照射120 min后,ZnFe₂O₄/TiO₂纳米棒对甲基橙废水的脱色率...     

N-Mn-TiO2/AC粒子电极的制备及其降解性能研究

以传统活性炭(AC)粒子电极为载体，采用溶胶-凝胶法制备TiO₂/AC粒子电极以及掺N、掺Mn、N-Mn共掺杂改性的TiO₂/AC粒子电极，并将几种粒子电极应用于三维光电系统，考察其对实际印染废水的处理性能。XRD表征结果表明，TiO₂成功负载于AC表面且以锐钛矿晶型为主，N元素并未取代晶格氧，而是进入TiO₂晶格间隙，加快了电荷转移，Mn元素则以间隙掺杂形式进入TiO₂晶格，加快了光生空穴(h+)的转移；SEM、EDS和FT-IR结果显示，相比TiO₂/AC粒子电极，N-Mn-TiO₂/AC粒子电极比表面积显著增大，含氧官能团明显增加；印染废水降解实验结果表明，当实际印染废水中COD、NH₄⁺-N、TN分别为1 600～1 800、25～40、40～60 mg/L时，N-Mn-TiO₂/AC三维光电体系对COD、NH₄⁺-N...     

浆料组成对纳米TiO2染料敏化太阳能电池性能的影响

为提高TiO₂光阳极染料吸附量和染料敏化太阳电池(DSSC)的光电转换效率。在制备TiO₂浆料过程中，加入不同量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、乙酰丙酮、聚乙二醇(PEG 20000)，经机械搅拌得到TiO₂浆料，采用旋涂法在基底上制备多孔TiO₂薄膜阳极，组装成染料敏化太阳电池。采用紫外-可见分光光度计、太阳光模拟器及2400型数字源表测试其紫外可见光吸收光谱以及光电转换效率。利用正交实验探讨了浆料中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、乙酰丙酮和聚乙二醇(PEG20000)对浆料吸光度及DSSC光电性能的影响。研究结果表明，DSSC光电转化效率最佳的配方为：CTAC:0.6 g，乙酰丙酮：1.2 mL,PVP:0.6 g,PEG 20000:1 g，效率(η)达到4.20%。染料吸附量最佳的配方为：CTAC:0.4 g，乙酰丙酮：1.2 mL,PVP:0.6 g,PEG 20000:1.5 g，吸光度为0.386。由此制得的TiO_2<...     

改性TiO2对染料废水选择性吸附及催化强化研究

采用高温热解法制备g-C₃N₄,与Na₂CO₃改性的TiO₂纳米材料通过溶剂热法得到g-C₃N₄/Na₂CO₃-TiO₂复合催化剂。对催化剂的结构和形貌进行了表征,并研究了材料对活性黄、碱性品红混合染料废水的催化降解及选择性吸附性能。结果表明,制备的催化剂的比表面积和总孔容分别为纯TiO₂的1.34倍和1.47倍。当催化剂的投加量为1.0g/L,g-C₃N₄与TiO₂的质量比为15%,光反应90 min活性黄的去除率为佳可达93.9%。改性复合后的催化剂具有选择吸附性,选择性系数达到5.09,是纯TiO₂的5.3倍。     

Bi2MoO6@CQDs/TiO2纳米管阵列的制备与光电催化性能

为提高TiO₂的可见光光电催化活性,本文用Bi₂MoO₆和碳量子点(CQDs)对TiO₂纳米管阵列(TNA)进行了改性。以CQDs、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄为原料,通过简单的溶剂热法,在TNA中沉积了CQDs和Bi₂MoO₆,成功制备了新型Bi₂MoO₆@CQDs/TNA。扫描电镜(SEM)和元素mapping分析结果表明,CQDs和Bi₂MoO₆成功涂覆在TNA管壁上。通过在可见光下降解甲基橙(MO)溶液,评价了所制备的光催化剂的光电催化性能。结果显示,经3 h的光电催化降解,Bi₂MoO₆@CQDs/TNA对MO的去除率比Bi₂MoO₆/TNA高32%。CQDs优异的上转换光致发光(UCPL)性能促进了TiO₂在可见光下被激发产生光生载流子,同时Bi₂MoO₆与TiO₂的耦合抑制了光生载流子的复合,从而提高了Bi₂MoO₆@CQDs/TNA的光电催化活性。     

氧化钨（WO3）薄膜光电催化性能的改善及应用

半导体WO₃具有较小的禁带宽度和良好的稳定性,对可见光具有较强的吸收,在光催化和光电催化领域具有广泛的用途。然而,单一WO₃薄膜仍然存在着光生电子-空穴复合率高、光电催化活性与能量转换效率偏低等问题。本文从WO₃薄膜光电催化性能的改善及应用两个方面对近年来的研究进行了综述。在WO₃薄膜光电催化性能的改善方面,分别从有序纳米结构的构建、离子掺杂与表面修饰进行总结。同时,也归纳总结了WO₃薄膜作为光电极在分解水制氢、光电催化还原CO₂和降解有机污染物等方面的应用,并提出了WO₃薄膜在光电催化过程中存在的问题,指出WO₃有序纳米异质结的构建是提高WO₃薄膜光电催化活性的有效方法。WO₃薄膜光电极的规模制备、廉价助催化剂的使用、光电极的稳定性与耐蚀性是其实际应用过程中需要解决的问题。     

二氧化钛基复合材料对常见染料的去除性能及其机理研究进展

二氧化钛(TiO₂)具有比表面积大、孔隙结构丰富、性质稳定、制造成本低且无毒等特点,可作为吸附剂和光催化剂用于吸附处理含重金属、有机染料等污染物的废水。本工作通过对Ti O2吸附废水中常见有机染料影响因素进行综合分析,综述了不同影响因素对吸附效果的影响,并讨论了复合改性、掺杂改性以及有机溶液改性等方式对TiO₂吸附染料性能的影响,文献表明通过改性手段可丰富TiO₂的孔隙结构,提高TiO₂基吸附材料的比表面积,增加其表面的活性位点,进而改善其吸附性能。吸附动力学和热力学数据分析表明,TiO₂吸附废水中有机染料过程中动力学主要遵循准二级动力学模型,热力学符合Langmuir模型单分子层吸附或Freundlich模型。其吸附机理主要包括静电吸引、n-π堆积相互作用、氢键等。TiO₂体系作为吸附剂吸附处理废水中的染料分子,具有高效、环保、绿色经济的优势,可在今后的废水处理领域中起到至关重要的作用,可以作为一种具备广阔应用前景的绿色材料而展开研究。     

镍基TiO2复合电极的制备及电催化析氢性能

在含有TiO₂颗粒的氨基磺酸体系镀镍液中通过电沉积制备了Ni/TiO₂复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对镀层进行表征的结果显示,TiO₂颗粒成功地沉积在镍镀层中,并改变了镍镀层的表面微观形貌和相结构。通过极化曲线、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位曲线等电化学测试考察了不同TiO₂质量浓度下所得Ni/TiO₂复合镀层的析氢活性和稳定性。与Ni镀层相比,Ni/TiO₂复合镀层显示出更高的析氢催化活性。TiO₂表面存在的羟基有利于析氢反应中氢吸附原子的形成,提高了析氢反应速率。在10 mA/cm²的阴极电流密度下,以6 g/L TiO₂制备的复合镀层表现出较低的析氢过电位(310 mV),具有最高的析氢活性。     

高介电常数超薄PTFE/TiO2复合薄膜的厚度均匀性研究

采用涂覆工艺制备聚四氟乙烯/二氧化钛(PTFE/TiO₂)复合薄膜,针对TiO₂粉体密度大容易沉降问题,探究浆料总量、浆料黏度、涂覆速率的压力差等因素对成膜厚度均匀性的影响。结果表明：在涂覆速度为0.20 m/s条件下,浆料黏度范围为969～1 139 mPa·s(测试转速20 r/min)时,制备了目标厚度(55±10)μm的PTFE/TiO₂复合薄膜。通过扫描电镜观察,PTFE/TiO₂复合薄膜的表面均匀平整,TiO₂分散性良好,成膜质量良好。复合薄膜的相对介电常数、薄膜拉伸强度、断裂伸长率的离散系数均≤5%,证明制备的薄膜的介电性能和力学性能一致性良好。     

GO-PPy/TiO2复合物的制备及降解废水中的孔雀石绿

以多层氧化石墨烯(GO)和吡咯(Py)为前驱物,采用原位聚合法制备了PPy/TiO₂复合物,再用水热法制备了不同质量比的GO-PPy/TiO₂三元复合物,探究三元复合物对模拟废水中孔雀石绿的吸附-紫外光催化性能,考察了复合物的投加量、废水初始浓度、光照条件、离子形态、溶液初始pH和反应温度等因素对去除率的影响。结果表明：三元复合物比二元复合物具有更强大的吸附和紫外光催化性能,制备GO-PPy/TiO₂复合物的最佳质量比为0.6:1:100,对于10 mg/L的孔雀石绿废水,其复合物最佳投加量为0.2 g/500 mL,溶液初始pH最佳为7.0,室温条件下经30 min暗吸附和60 min紫外光催化降解,溶液中孔雀石绿可完全降解;反应温度对复合物吸附量的影响极小,但反应温度的提高有助于提升复合物的紫外光催化性能;复合物的吸附具有一定的离子选择性,但不同离子形态对其紫外光催化性能影响较小;对复合物进行20次循环,孔雀石绿去除率仍可达83.7%;光催化降解机理实验表明三元复合物的紫外光催化降解孔雀石绿过程中主要的活性物种是超氧...     

不同载体的TiO2光催化剂降解亚甲基蓝动力学研究

分别以活性炭(AC)和色氨酸(L-Trp)作为两种不同类型载体,通过溶胶-凝胶法制得TiO₂/AC和TiO₂/L-Trp光催化剂,比较了两种载体对亚甲基蓝(MB)吸附和光降解反应的性能影响,分析了其反应机理,并对光催化剂进行了表征分析。实验结果表明,TiO₂/AC和TiO₂/L-Trp的最优煅烧温度均为550℃,最优用量均为1 g/L。表征结果表明,TiO₂/AC和TiO₂/L-Trp均负载了以锐钛矿型存在的TiO₂,TiO₂/AC比表面积大于TiO₂/L-Trp。动力学拟合结果表明TiO₂/AC和TiO₂/L-Trp光催化剂光降解MB受其扩散步骤控制。     

TiO2/AC在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中降解水中的不同有机污染物

探究了溶胶凝胶法制备的二氧化钛/活性炭(TiO₂/AC)复合催化剂在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中对水中不同有机污染物及CODMn的去除性能。表征了催化剂的物理化学性质，重点分析了水力停留时间、紫外光源强度及污染物结构对去除效率的影响。实验结果表明：在水力停留时间为1 h,LED紫外光功率为1.44 W下，TiO₂/AC的吸附—光催化性能较好，其对亚甲基蓝(MB)、亚甲基橙(MO)、苯甲酸(BA)、三氯甲烷及实际微污染废水中CODMn的去除率可分别达到97%、75%、90%、100%及84.3%，效果稳定。连续反应30天后，TiO₂/AC光催化剂的活性组分仅损失1.9%，且金属离子溶出极少，表明TiO₂/AC耦合吸附—LED紫外光催化可有效去除废水中的有机污染物，有望在工程领域推广使用。     

g-C3N4/TiO2复合材料制备及其处理罗丹明B研究

为高效去除有机染料，分别以g-C₃N₄和TiO₂为有机半导体和无机半导体原料，通过水热法合成一系列不同质量配比的g-C₃N₄/TiO₂复合材料，利用正交实验L₁₆(4⁵)探究g-C₃N₄/TiO₂复合材料处理罗丹明B模拟印染废水的最适宜工艺条件。结果表明，最适宜工艺条件为：光照时间为180 min、m(g-C3N4)∶m(TiO2)为20∶30、投加量为2.0 g/L、罗丹明B模拟印染废水质量浓度为20 mg/L、pH为6.50，此时罗丹明B去除率可达98.86%。而单一使用g-C₃N₄或TiO₂对比处理罗丹明B模拟印染废水的去除率分别为52.27%和89.71%，说明TiO₂掺杂g-C₃N₄后可以更好地发挥协同去除性...     

Fe(Ⅱ)掺杂TiO2光催化剂处理电镀废水中的六价铬

采用溶剂热法制备了Fe(Ⅱ)掺杂TiO₂光催化剂,并采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、比表面仪(BET)、扫描电镜(SEM)对其进行表征。考察了光照时间、FeSO₄·7H₂O加入量、pH和Cr(Ⅵ)初始质量浓度对采用该催化剂处理含Cr(Ⅵ)电镀废水效果的影响。得到了较佳的工艺条件为:反应时间120 min,FeSO₄·7H₂O加入量0.3 g,pH 4.0,Cr(Ⅵ)初始质量浓度100 mg/L。该条件下Cr(Ⅵ)的去除率可达81.4%,催化剂的去除效率为35.2 mg/g。     

SiO2包覆TiO2复合纳米粒子的制备及防晒性能研究

通过溶胶-凝胶法在金红石型纳米二氧化钛（TiO₂）表面包覆二氧化硅（SiO₂）薄膜,对纳米TiO₂进行表面改性。通过优化聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量、硅钛比、氨水的用量确定最佳制备条件为:TiO₂用量为0.3 g,PVP用量为0.4 g,硅钛比为2∶1,氨水用量为5 m L,获得了粒径小,SiO₂包覆层薄,单分散性好的SiO₂-TiO₂复合纳米粒子。应用FT-IR,XRD,SEM,TEM和UV-vis等对改性前后的粒子进行表征。结果表明:红外光谱图中出现Si-O-Ti键的振动吸收峰,改性前后的纳米TiO₂均为金红石型,SEM及TEM显示改性后的粒子团聚现象减弱,其表面形成了约10 nm的SiO₂薄膜。经过表面改性,SiO₂成功包覆在纳米TiO₂表面,复合纳米粒子的光催化活性得到有效抑制,纳米TiO₂作为防晒剂的安全性大大提高。...     

分子印迹型g-C3N4电极伏安分析法检测磺胺甲噁唑

采用分子印迹技术与g-C₃N₄材料复合修饰玻碳电极(GCE)，建立了伏安法快速测定磺胺甲噁唑(SMX)的新方法。通过SEM,XRD,FT-IR表征手段对所制备的分子印迹型g-C₃N₄(MIP-g-C₃N₄)电极材料进行表征，并考察了缓冲溶液p H值对电流响应的影响，确定最佳的响应条件。实验结果表明，p H为6时，电流响应最为强烈。另外，采用循环伏安法对比探究磺胺甲噁唑在裸GCE、g-C₃N₄/GCE和分子印迹型g-C₃N₄/GCE电极上的电化学行为，结果表明：分子印迹型g-C₃N₄/GCE电极对磺胺甲噁唑测定的灵敏度显著地提高。该传感器测定SMX的结果具有较宽的线性范围(0.5～103.7μmol/L)和较低的检测限(2.5μmoL/L)，回收率为99.45%～100.20%。     

Fe(NO3)3-水蒸气催化活化制备兰炭基活性炭及吸附焦化废水的应用研究

以兰炭末为原料，Fe(NO₃)₃为催化剂，采用Fe(NO₃)₃-水蒸气催化活化法制备了兰炭基活性炭(semi-coke based activated carbon, SAC),并将其应用于焦化废水的吸附研究。考察了催化剂溶液浓度(0 mol/L,0.4 mol/L,0.6 mol/L,0.8 mol/L,1 mol/L)和活化温度(600℃,700℃,800℃,900℃)对样品收率、孔隙结构和吸附性能的影响。使用最优活化条件下制备的兰炭基活性炭作为吸附剂，讨论了不同温度(298 K,308 K,318 K)、SAC投加量(1 g, 2 g, 3 g, 4 g, 5 g)、吸附时间(10 min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 150 min, 180 min)、转速(0 r/min, 100 r/min, 200 r/min)对焦化废水COD去除效果的影响。研究表明：当Fe(NO₃)₃浓度为0.6 mol/L,活化温度...     

共轭亚油酸钠修饰TiO2纳米片稳定双水相Pickering乳液

采用水热法制备超薄TiO₂纳米片(TiO₂ NSs),以共轭亚油酸钠(SCL)在TiO₂ NSs表面吸附并引发SCL自交联制备共轭亚油酸钠修饰的TiO₂纳米片SCL@TiO₂ NSs,用紫外、红外、热重等手段证实SCL双层吸附在TiO₂ NSs表面上。以SCL@TiO₂ NSs稳定聚乙二醇20000(PEG 20000)-葡聚糖500000(DEX 500000)双水相Pickering乳液,结果表明,以0.5%(质量分数)的SCL@TiO₂ NSs即可稳定乳液,当控制乳化剂浓度不变时,改变两相比例可以使乳液发生相反转。该双水相Pickering乳液具有pH响应性。     

Ni(OH)2修饰对a-Fe2O3薄膜光电化学性能的增强效应

利用一种简便的电沉积方法制备氧化铁薄膜,并在过程中引入Ni(OH)₂进行修饰,对具体电沉积实验参数进行优化,从而建立最佳制备条件。利用场发射扫描电子显微镜、X射线粉末衍射对Fe₂O₃/Ni(OH)₂光电极膜的结构进行表征。利用循环伏安和计时电流测量析氧过电位和光电流密度。结果表明,Ni(OH)₂修饰的α-Fe₂O₃薄膜可提高光生电子与空穴的分离效率,从而显著提高光电催化活性。