石墨烯/TiO2的氯化改性及其新式自由基反应

成功制备了一系列石墨烯/TiO₂复合材料并分别氯化改性。以甲基橙和苯酚作为目标污染物,进行复合材料光催化降解活性实验;随后引入电化学和电子顺磁共振技术对该催化剂及其反应体系进行表征,推断其机理。结果表明,石墨烯具有极好的电子迁移能力,可以提高光生载流子的传递效率,进而增强TiO₂紫外催化性能。新型复合材料均表现出较高的光催化降解活性,甲基橙降解率由70%提升至100%,苯酚降解率由10%提升至100%。而表面氯化引入了新的活性基团,在光照条件下能够生成氯自由基,进而配合羟基、超氧,形成一种新的三自由基反应体系,使其氧化降解能力大幅提升。     

O3/CaO2协同氧化快速降解低浓度氨氮

受金属氧化物催化臭氧氧化氨氮的启发,对O₃/CaO₂氧化低浓度氨氮技术展开研究。实验结果表明,O₃/CaO₂共同完成了氨氮的协同氧化,降解效果与·OH密不可分;处理质量浓度为10 mg/L的氨氮时,CaO₂的最佳投加量为80 mg/L;pH对O₃/CaO₂体系氧化氨氮有较大影响,在最佳投加量下不会造成水体pH超标;适宜的反应时间为15 min,此时氨氮去除率达94.87%;氨氮的降解产物与Cl^-和pH有关,硝态氮是主要的降解产物;作用机制可能为O₃在碱性条件下的直接氧化和·OH自由基氧化两种机制,·OH自由基的数量增多及其消耗速率加快可能是其用量、反应时间都优于常用的金属氧化物体系的原因。O₃/CaO₂协同氧化技术有望适用于一些需要对氨氮进行快速氧化的场合,具有广阔的应用前景。     

臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理

研究了臭氧催化氧化降解煤化工高盐废水有机物的机理。实验采集了国内典型煤化工企业高盐废水,明确了水中盐离子的组成及含量;制备高盐性臭氧催化剂,研究了不同活性组分对臭氧催化氧化效率的影响,确定了最佳的臭氧催化剂;对臭氧催化剂开展表征分析,明确催化剂表观形貌、元素组成及负载情况;最后采用甲酸模拟水样,研究臭氧催化氧化作用方式、臭氧衰减率变化、羟基自由基（·OH）变化、H₂O₂变化及超氧自由基（·O₂^-）变化,明确臭氧催化氧化作用机理及反应历程。结果表明：煤化工高盐废水阳离子主要为钠离子,其次是钾离子、钙离子、镁离子;阴离子主要为氯离子、硫酸根,其次是硝酸根离子;通过研究不同活性组分对臭氧催化氧化效率确定最佳催化剂为SiO₂/Al₂O₃-Fe₂O₃。对催化剂开展表征分析发现：催化剂载体为硅铝复合氧化物,铁作为活性组分均匀负载于载体上。臭氧催化氧化降解机理研究发现：臭氧催化氧化过程遵从羟基自由基作用机理,O₃通过衰减产生羟基自由基,而催化剂的加入促进了·OH生成;反应过程中产生的H₂O₂量与·?OH有关,·?OH越多,H₂O₂产生量越多,但·O₂^-的产生与·OH没关系。     

K掺杂g-C3N4光降解四环素的制备

为了克服g-C₃N₄可见光的吸收范围窄和价带氧化能力弱的问题，采用固体盐辅助生长法制备K掺杂g-C₃N₄(CN-K)光催化剂。结果表明，此方法不仅能缩小g-C₃N₄的带隙，还能将价带的电位从1.62eV调到2.04eV，从而扩宽可见光的吸收范围并提高光催化氧化能力。XRD、FT-IR、XPS等方法对CN-K的表征结果，证明成功制备了CN-K。CN-K的ESR的结果，证明·O₂^-和·OH的存在。之后,本文通过改变固体盐的质量,探究其光催化降解四环素的性能，其中CN-K(10)光催化降解四环素的效率最高，40min的光催化降解四环素效率为88%，是g-C₃N₄(17%)的5.2倍，光催化活性顺序为g-C₃N₄相似文献   

MWNTs/Bi2WO6-TiO2光催化降解土霉素的性能及机理

土霉素(OTC)是抗生素类废水去除的主要目标污染物之一。通过水热法合成了一种可见光响应良好的新型复合光催化剂——MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,采用OTC模拟废水进行光催化降解性能及机理研究。结果表明，在反应温度为25℃时，投加0.8 g/L的MWNTs/Bi₂WO₆-TiO₂,光催化初始pH值为6、200 mL质量浓度为50 mg/L的OTC溶液120 min,降解率可达到83.97%,复合催化剂的可见光照射催化效果明显优于紫外光。复合光催化材料显示了良好的稳定性，经过4次循环使用，对OTC的降解率达72.13%,仍保持较高的光催化活性。·OH、·O^-₂是光催化降解中主要的活性物质。以上研究结果可为含抗生素的废水处理研究提供参考。     

ZrO2-CNB复合光催化剂的制备及其性能研究

以四苯基硼化钠和尿素作为原料，通过热聚合法，利用热诱导前驱体发生缩聚反应，合成硼掺杂石墨相氮化碳(CNB)。然后，将ZrO₂与CNB混合均匀，通过煅烧法制备了不同ZrO₂含量的复合光催化剂ZrO₂-CNB。以甲基橙作为降解目标化合物，探究了ZrO₂-CNB的紫外光催化性能，并通过加入各种自由基清除剂，考察了在紫外光照射条件下光催化反应体系中生成的活性物种。研究表明：在所制备的复合光催化剂ZrO₂-CNB中，含有质量分数为0.75%的ZrO₂的ZrO₂-CNB催化剂具有最高的紫外光催化性能；在优化实验条件下，当用紫外光照射反应体系80 min时，以其为催化剂的光催化降解体系对甲基橙的降解率高达85%。ZrO₂-CNB光催化反应机制表明，h⁺和·OH在光催化降解甲基橙反应体系中起到显著作用，特别是h⁺在光催化降解反应过程中起到最主要的作用。     

Co3O4催化臭氧氧化降解水中酮基布洛芬的研究

以Co(NO₃)₂·6H₂O和尿素为原料制备了9种Co₃O₄催化材料，考察了其对水中酮基布洛芬(KTP)的催化臭氧氧化降解效能。结果表明，与单独臭氧氧化相比，所制备的Co₃O₄对水中KTP的催化臭氧氧化降解率提高了12.0%～63.8%，且在n[Co(NO₃)₂·6H₂O]:n(尿素)=4:1、煅烧温度400℃下制备得到的Co₃O₄催化剂催化活性最高。SEM、XRD、FTIR、XPS、BET等表征分析显示，该Co₃O₄催化剂表面呈覆盖细小微粒的球状颗粒，晶相为立方相，且表面含有丰富的羟基，表面羟基密度为1.075×10^-5 mol/m²。机理研究证实，Co₃O₄对水中KTP的非均相催化臭氧氧化降解...     

超声、臭氧、光催化及其组合工艺处理苯酚废水

研究了在一定条件下,超声、臭氧、光催化等高级氧化技术的不同组合方法对苯酚的降解效果。结果表明,对于质量浓度为100 mg/L的苯酚溶液,反应时间为1 h时,超声、臭氧氧化、光催化三者单独降解率分别为8%、36%、35%。紫外光光催化分别与超声波或臭氧组合对苯酚降解有一定的协同作用,降解率分别为50%、78%;而声光催化技术与臭氧三者组合降解苯酚的效果尤佳,降解率达到85%。这归功于超声波的机械作用对臭氧扩散引起的积极作用以及声光催化协同产生的H2O2,从而生成的羟基自由基。     

花状Au-TiO2可见光催化-臭氧联用降解酚类污染物的研究

采用沉积-沉淀法将Au纳米颗粒均匀地负载在花状Ti O₂表面,成功制备了花状Au-Ti O₂等离子体催化剂,并将其应用于可见光催化、臭氧氧化、二者联用降解废水中酚类污染物。结果表明,酚类污染物在不同氧化方式下的降解速率为:Au-Ti O₂/O₃/Vis> Au-Ti O₂/O₃> O₃> Au-Ti O₂/Vis;不同的酚类污染物降解速率为:水杨酸> 2-氯苯酚>苯酚。Au-Ti O₂/O₃/Vis具有比单独臭氧更强的氧化能力,不仅能更快地降解酚类污染物,更为重要的是可见光催化的引入还能够将单独臭氧难以降解的中间产物草酸进一步降解,二者联用的协同效应促进了酚类污染物进一步的矿化。     

光催化真空紫外-臭氧氧化一体的反应器研制

自行研制了集光催化真空紫外及臭氧氧化为一体的反应器,并采用正交实验考察其对苯酚的降解性能。结果表明,其对苯酚的矿化速率常数分别是单独真空紫外光氧化(VUV)、光催化(UV/V-N-TiO_2)的3.01和2.10倍,分别是组合真空紫外光催化(VUV/V-N-TiO_2)、真空紫外臭氧氧化(VUV/O_3)和光催化臭氧氧化(UV/V-N-TiO_2/O_3)的1.48、2.08和2.60倍,三者形成协同促进作用矿化苯酚效果好。苯酚初始质量浓度对其矿化性能影响最大,越低矿化效果越好。在初始苯酚质量浓度10 mg/L、循环体积流量0.5 L/min、p H为4、空气体积流量0.2 L/min的优化条件下,反应4 h矿化率达92.6%。一体反应器结构紧奏、工艺简单。     

ZIF-67衍生Co3O4/g-C3N4复合材料光催化降解盐酸四环素废水的研究

将ZIF-67与g-C₃N₄按一定质量比复合制备Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化材料,并以此来提高Co₃O₄的光催化性能。利用XRD、SEM和FT-IR对复合材料结构、性能和元素分布进行表征。结果表明,当盐酸四环素(TC-HCl)质量浓度为3 mg/L、质量分数为3%的Co₃O₄/g-C₃N₄投加量为15 mg且pH为中性时,催化剂光催化性能最佳,90 min降解盐酸四环素效率达到了91.1%。3%Co₃O₄/g-C₃N₄复合光催化剂重复使用5次后,其降解率仍可达到88.5%,表明该材料具有一定的光催化稳定性和重复利用性。体系自由基捕获实验证明,产生了·O^-₂、h⁺、·OH...     

Ag3PO4/WO3复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

通过原位沉淀法制备了Ag₃PO₄/WO₃复合光催化材料并用于降解盐酸四环素(TC),利用SEM、XRD、FTIR、XPS和UV-vis DRS等手段对合成材料的表观形貌、化学组成和分子结构等进行了表征,并以可见光下催化降解TC(10 mg/L)的效果来评价材料的光催化性能。与单一Ag₃PO₄和WO₃相比,可见光照射60 min后,Ag₃PO₄/WO₃复合材料对TC具有更高的光降解性能,WO₃质量分数为25%时性能最优,TC降解率达到最高84.82%,且经5次循环后仍具有较好的光催化活性。通过对自由基捕获试验以及对电子顺磁共振(ESR)光谱的分析,明确h⁺和O₂^·-为Ag₃PO₄/WO₃复合材料光催化降解TC过程中的主要活性物质,推断出Ag<...     

腐殖酸协同Mn2+催化臭氧氧化降解五氯苯酚

研究了向Mn2+催化臭氧氧化体系中添加少量腐殖酸对PCP去除效率的影响。结果表明:腐殖酸与Mn2+在催化臭氧氧化降解PCP过程中存在着明显的协同效应。在ρ(PCP)=30 mg/L,n(HA)∶n(PCP)值为3.18的条件下,氧化反应30 min,PCP去除率高达98.63%。分别向Mn(Ⅱ)/O3+HA、Mn(Ⅱ)/O3、O3+HA及单独臭氧氧化体系中加入.OH自由基抑制剂叔丁醇后,各个氧化体系中PCP的降解效率均受到了不同程度的抑制。实验结果表明,Mn(Ⅱ)/O3+HA氧化降解PCP以自由基的氧化为主,其拟一级反应表观速率常数为0.133 min-1,分别是Mn(Ⅱ)/O3及单独臭氧氧化体系的1.87、8.31倍。     

超声协同g-C3N4光催化降解罗丹明B的研究

采用高温热解法制备石墨相氮化碳,采用XRD对制备样品进行表征,并将g-C_3N_4催化剂用于超声协同下光催化降解罗丹明B。探究了超声与光催化对降解罗丹明B的协同作用,以及超声功率、溶液初始pH、光催化剂浓度和罗丹明B初始浓度等对罗丹明B降解效果的影响,对催化剂的循环催化性能进行了测试,并对超声协同光催化降解罗丹明B的主要活性物质和机理进行讨论。结果表明:超声功率为300 W,溶液初始pH=4,g-C_3N_4质量浓度为4 g/L,罗丹明B初始质量浓度为15 mg/L时,对罗丹明B的降解效率最佳,100 min去除率能达到近100%,且主要活性物质为·OH和·O~(2-)。     

g-C3N4/BiVO4异质结的制备及其在环境治理中的应用

通过负载法成功制备了g-C₃N₄/BiVO₄异质结,采用XRD、SEM、BET、UV-Vis DRS、Mott Schottky、SPV等技术对样品的结构与性质进行分析,以光催化降解RhB和光催化还原CO₂评价其光催化活性。结果表明,g-C₃N₄和BiVO₄能带结构匹配,能够组成“Z”型异质结,并有效提高光生载流子的分离效率,同时保留g-C₃N₄导带电子较强的还原性和BiVO₄价带空穴较强的氧化性,最终提高光催化活性,其中当g-C₃N₄的负载量为3%时,样品展现了最佳的光催化活性,在光催化降解RhB实验中,经过180min光照后,降解率达到95.3%,反应速率常数达到0.0166min^-1;而在光催化还原CO₂的实验中,经过4h光照后,CO和O₂的产量达到70....     

Mn-Ti-Mg/Al2O3催化臭氧氧化处理煤化工废水

以浸渍法制备金属复合催化剂Mn-Ti-Mg/Al₂O₃，采用SEM-EDS、XPS、BET对复合催化剂的表观形貌、原子组成、金属元素的存在状态、比表面积和平均孔径进行表征，并测定了其pH_zpc。之后将其作为多相催化剂用于催化臭氧氧化处理煤化工废水，对其催化效果进行研究，考察了催化剂投加量、O₃流速、溶液初始pH对其催化效能的影响，并对其稳定性进行了研究。结果表明，Mn-Ti-Mg/Al₂O₃复合催化剂对于催化臭氧氧化处理煤化工废水效果较好，催化剂投加量和臭氧流速的增加有利于提高煤化工废水COD的去除率，废水在碱性条件下更易被处理。经过催化臭氧氧化处理之后，废水的pH显著降低，导致催化剂中金属活性成分溶出，催化剂活性降低。在温度22℃、溶液初始pH 7.8、催化剂投加质量浓度10 g/L、臭氧流速1.0 mg/min、反应时间40 min条件下，采用Mn-Ti-Mg/Al₂O₃催化臭氧氧化处理煤化工废水，处理后废水...     

UV/Fe3+/H2O2体系降解活性艳橙X-GN废水的动力学研究

在自制的光催化反应器中，采用UV/Fe³⁺/H₂O₂体系光解活性艳橙X-GN模拟废水，考察了X- GN、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度、初始pH值及温度对光解过程的影响。结果表明，在8 W低压汞灯(λ＝254 nm)照射下，UV/Fe³⁺/H₂O₂能够有效地降解结构稳定的X-GN，在pH=3.0、温度50 ℃、时间120 min、Fe³⁺和H₂O₂初始浓度分别为2.5×10^－5 mol·L^－1和1.5×10^－4 mol·L^－1时，含200 mg·L^－1X GN模拟废水的色度去除率和TOC去除率分别达到100%和90.15%。在此基础上得到了该催化氧化反应的一级动力学模型，求得X-GN氧化和TOC降解动力学模型的表观活化能分别为867 kJ·mol^－1和25.38 kJ·mol^－1。同时依据离子色谱 (IC)、GC/MS对X-GN降解中间产物和最终产物的进行了鉴定，证实有导致X-GN氧化和TOC降解不同步的中间产物存在。     

rGO/TNTs光催化剂协同降解水中Cr(Ⅵ)与苯酚的性能

采用水热法将GO和TNTs复合,制备了一种新型还原氧化石墨烯/二氧化钛纳米管复合材料(r GO/TNTs)。采用BET、XRD、FT-IR对制备的材料进行了表征,并研究了r GO/TNTs协同降解水中Cr(Ⅵ)和苯酚的性能。结果表明,在Cr(Ⅵ)和苯酚共存二元体系中,r GO/TNTs对Cr(Ⅵ)和苯酚的光催化降解反应动力学常数约为其各自单体系的6.3倍和1.2倍;低pH可促进Cr(Ⅵ)和苯酚的去除,而共存无机阴离子对其具有抑制作用。·OH和空穴主导苯酚降解,光生电子直接还原Cr(Ⅵ)。     

Mg-Al层状双金属氧化物催化臭氧降解阿特拉津的性能研究

采用水热沉淀-煅烧法在煅烧温度为400℃和Mg与Al物质的量比为3时制得Mg₃Al-400复合材料，通过SEM、FT-IR和XPS等分析Mg₃Al-400复合材料的形貌结构和理化组成，考察运行参数对其催化臭氧降解阿特拉津(ATZ)的影响。结果表明：Mg₃Al-400具有优异的催化臭氧降解ATZ性能，当其投加量为350 mg/L,ATZ质量浓度为5 mg/L，溶液初始pH值为6时，反应3 min后ATZ的去除率高达99%。此外，Mg₃Al-400在5次循环后仍具有较好的稳定性。自由基抑制试验表明·O₂^-和·OH对ATZ的降解起到关键作用。对降解过程和反应机理分析可知，表面Mg—OH是其发挥催化作用的活性位点。     

Cu2(NO3)(OH)3催化过硫酸盐降解苯酚

基于过硫酸盐的高级氧化工艺在高浓度含酚废水处理中引起了越来越多的关注。我们研究了Cu₂（NO₃）（OH）₃和过硫酸盐对于废水中苯酚的降解效果和机理。结果表明,Cu₂（NO₃）（OH）₃-过硫酸盐体系在较广泛的pH条件下（pH值为5.0~10.0）对苯酚的降解效率均较高。溶液中的总有机碳（TOC）分析表明,在pH值为8.0,1 g·L^-1过硫酸盐和1 g·L^-1 Cu₂（NO₃）（OH）₃条件下,该体系可在4 h内将初始浓度为100 mg·L^-1的苯酚完全矿化而没有产生二次污染。猝灭剂实验和电子顺磁共振（EPR）分析进一步证实Cu₂（NO₃）（OH）₃-过硫酸盐体系中的主要氧化物种是O₂^·-、SO₄^·-和¹O₂。