Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2MoO_6复合光催化剂制备及光催化芬顿协同降解苯酚

光催化–芬顿技术耦合可高效降解有机污染物。本研究采用溶剂热法制备了Fe(Ⅲ)掺杂rGO/Bi_2Mo O_6复合催化剂(Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6),通过外加H_2O_2构建了光催化–芬顿协同体系,可见光照射3 h后对苯酚的降解率(82%)远高于单独光催化(18%)或芬顿反应(48%),进一步优化条件对苯酚可实现完全降解。这主要是通过Fe得失电子实现价态的转变,并以此作为桥梁实现光催化–芬顿的协同作用。同时石墨烯的优异导电性能不仅克服了光催化中光生电子空穴难以分离的问题,而且促进了Fe~(3+)/Fe~(2+)的循环反应,促使芬顿反应产生更多的羟基自由基(·OH),进一步提高了苯酚的降解效率。实验考察了Fe(Ⅲ)含量、催化剂投加量、H_2O_2含量以及p H等因素对协同降解效果的影响。淬灭实验证明·OH是协同降解体系中最主要的活性物种,·O_2~–和h~+对降解活性也会产生一定的影响,结合实验结果提出了Fe(Ⅲ)/rGO/Bi_2Mo O_6光催化–芬顿协同降解苯酚的机理。     

Co3O4负载rGO/g-C3N4臭氧光催化降解2,4-二氯苯氧乙酸活性研究

通过简单的水热法制备了Co₃O₄/rGO/g-C₃N₄催化剂,并在可见光照射下用于光催化臭氧氧化降解2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)。利用XRD, SEM, TEM, XPS, UV-vis DRS, FT-IR和瞬态光电流对样品进行测试表征。研究表明,Co₃O₄, rGO和g-C₃N₄形成异质结后光生电子-空穴(e^--h⁺)对的分离效率,e^-的迁移能力以及光催化臭氧氧化活性都明显提升。此外,0.5Co₃O₄/0.25rGO/GCN对2,4-D具有100%的去除率,并具有最高反应速率(k=0.070 9 min^-1)。经过计算得出光催化臭氧氧化2,4-D的协同因子为3.91,表明光催化和臭氧氧化间具有较好的协同效应。活性组分的捕获实验结果表明h⁺和·OH是光催...     

负载过氧化铜的介孔二氧化硅纳米粒子协同化学动力学疗法和化疗联合治疗肿瘤

化学动力学治疗(CDT)是通过使用芬顿催化剂将细胞内过氧化氢(H₂O₂)催化成羟基自由基(·OH)以杀死癌细胞的一种新型治疗方法。然而，内源性H₂O₂含量不足以及单一治疗的局限性限制了CDT的治疗效率。本工作报道了一种负载过氧化铜(CuO₂)的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)。其中，MSN内部负载化疗药物阿霉素(DOX),其表面负载催化剂CuO₂封堵孔道，避免药物提前早释。在肿瘤微环境(TME)刺激下，CuO₂分解产生外源性H₂O₂和类芬顿离子Cu²⁺,Cu²⁺消耗细胞内谷胱甘肽(GSH)生成Cu⁺,Cu⁺催化外源性H₂O₂生成高细胞毒性的·OH,协同化疗药物DOX实现CDT和化疗的联合治疗，提高抗肿瘤疗效。此外，体外细胞实验研究表明，该芬顿催化剂表现出良好的细胞...     

pH响应/H2O2自供型金属过氧化物在肿瘤化学动力学治疗中的应用

基于活性氧自由基的抗肿瘤疗法近些年来得到了人们的广泛关注,主要包含光动力疗法、声动力疗法以及化学动力学疗法。其中,化学动力学疗法无需借助外部能量(光能或超声)和氧气,主要依赖金属催化剂(Fe²⁺、Cu⁺等)与H₂O₂分子发生芬顿或类芬顿反应,即可产生高细胞毒性的羟基自由基(·OH)等强氧化性活性物种,该活性物种可破坏细胞脂质、蛋白质和DNA等生物大分子,引发细胞凋亡,从而达到肿瘤治疗的目的。相比应用于传统化学动力学疗法的纳米材料(Fe₃O₄、Cu₂O等),金属过氧化物材料具有在低pH下响应降解、自供H₂O₂等特点,在应用于肿瘤化学动力学疗法时展现出巨大的优势,逐渐得到了人们的重视。金属过氧化物材料可以在肿瘤病灶区弱酸微环境下生成H₂O₂与金属离子,依靠肿瘤病灶区H₂O₂水平的提高和金属离子过载,或者通过产...     

Ti(IV)-石墨烯双助剂协同效应增强钨酸铋光催化性能

助剂修饰是促进光生电子和空穴分离的有效途径。采用新型无定型Ti(IV)空穴助剂与高电子传输率的还原石墨烯(rGO)电子助剂相结合, 以水热-浸渍沉积法合成Ti(IV)和rGO共修饰的高效片状钨酸铋(Ti(IV)-rGO/Bi₂WO₆)可见光光催化剂。结果表明, 与单独Bi₂WO₆相比, 助剂Ti(IV)或rGO修饰的Bi₂WO₆可见光光催化降解甲基橙(MO)性能增强。双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂光催化活性更高, 当Ti(IV)含量为5wt%时, 双助剂共修饰的Bi₂WO₆光催化剂性能最佳, 光催化速率常数达2.2×10^-2 min^-1, 是纯Bi₂WO₆的88倍。光催化性能增强主要归因于新型Ti(IV)空穴助剂与rGO电子助剂的协同作用, 即Ti(IV)快速转移光生空穴, 同时rGO快速传递并转移电子。本文有望为新型助剂修饰光催化材料研究提供新思路。     

Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

Ag@AgCl-Fe3O4/rGO复合材料对印染废水中染料和重金属离子的吸附和光催化降解性能

依次利用溶剂热法和原位沉积法制备了Ag@AgCl-Fe₃O₄/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,并对其进行结构和形貌表征。分别以罗丹明B(RhB)和Cd2+为研究对象,探讨了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料吸附和可见光光催化印染废水中重金属离子和芳香族染料的性能,考察了Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料中rGO含量、与RhB共存的亚甲基蓝(MB)和Cd2+对RhB降解效果的影响;同时研究了溶液的初始pH值及与Cd2+共存的MB对Cd2+吸附效果的影响。结果表明:Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的吸附量为47%,可见光照50 min的光催化降解率可达98%;Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料的吸附-光催化降解活性随rGO含量的增加而提高;废水中与RhB共存的MB使Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对RhB的降解效率和循环性能受到一定抑制,而与RhB共存的Cd2+对RhB的降解效率和循环性能几乎没有影响。Ag@AgCl-Fe₃O₄/rGO复合材料对Cd2+也有良好的吸附性能,具有一定的pH值依赖性,在pH值为5时,复合材料对Cd2+的吸附量可达68 mg/g,但废水中MB染料的存在会抑制复合材料对Cd2+的吸附。      

Bi2Sn2O7的合成及其光催化性能

Bi₂Sn₂O₇是一种特殊的烧绿石结构复杂氧化物, 具有可见响应光催化性能, 其带隙约为2.61 eV。采用水热法合成出棒状Bi₂Sn₂O₇和颗粒组成的球形Bi₂Sn₂O₇光催化材料, 发现通过改变反应物的添加次序, 可以产生不同的成核形式, 从而导致产物的最终形貌不同。在可见光激发下, 以罗丹明B为目标降解物进行了产物光催化性能的表征。由纳米颗粒组成的球状Bi₂Sn₂O₇表现出更强的光催化性能, 100 min时降解率达98%。通过光催化过程中的自由基淬灭反应, 发现Bi₂Sn₂O₇降解有机污染物的主要活性物种为超氧自由基和空穴。     

非晶态MoSX光芬顿高效去除盐酸四环素的研究

MoS₂作为一种新型的类芬顿试剂经常被用于有机废水的去除。然而MoS₂的活性位点仅存在于边缘硫，基面均为没有活性的惰性硫，导致其活化过氧化氢(H₂O₂)的能力有限。一种利用油浴加热法制备的非晶态MoS_X(X=2～3)催化剂，可以实现对H₂O₂的高效活化。相对于MoS₂,MoS_X暴露出丰富的硫活性位点，不仅提高了污染物在水溶液中的吸附能力，同时为激活H₂O₂提供了丰富的活性位点。MoS_X在40min内对盐酸四环素的降解率达到91.54%,远高于MoS₂的37.54%。捕获剂实验表明，MoS_X在光类芬顿体系TC污染物的活性物种包括·OH、·O^-₂和h⁺,其·OH起到主导作用。此外，MoS_X催化剂还表现...     

Bi2O3-Bi2WO6 直接Z-scheme异质结的制备、表征及光催化还原U(VI)的性能

根据能带理论,以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源,采用水热煅烧法制备了Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合光催化材料,SEM、XRD、XPS、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)、电化学阻抗(EIS)等表征手段对材料进行表征与分析,以U(VI)为目标污染物,在可见光下进行光催化还原U(VI)的性能研究。结果表明:与纯Bi₂WO₆相比,Bi₂O₃-Bi₂WO₆复合材料具有较高的光催化活性,当Bi₂O₃与Bi₂WO₆的摩尔比为2.4∶1时,Bi₂O₃-Bi₂WO₆的光催化活性最好,光催化活性增强归因于Bi₂O₃的加入,在Bi₂O₃与Bi₂WO₆界面形成的直接Z-scheme异质结,提高了光生电子-空穴的传输速率,降低了其复合率;另一方面,Bi₂O₃的加入使Bi₂WO₆带隙变小,扩大对可见光的响应范围,从而提高了Bi₂O₃-Bi₂WO₆光催化剂的活性。本研究为设计和合成具有高可见光活性的光催化剂和了解增强U(VI)光催化还原机理提供了新的思路。      

可磁分离ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

以TiO2(P25)、 Fe(NO3)3·9H2O、 Zn(NO3)2·6H2O和氧化石墨烯(GO)为原料,通过一步溶剂热法合成可磁分离的ZnFe2O4-TiO2/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料。采用UV-Vis、 Raman、 XRD、 SEM和EDS对ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料进行表征,并研究不同rGO比例的ZnFe2O4-TiO2/rGO对模拟染料废水亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。GO在溶剂热反应过程中,被还原成rGO。由于ZnFe2O4和rGO的加入,不仅使ZnFe2O4-TiO2/rGO实现对可见光的吸收,而且使其具有磁性,便于分离和回收利用。当GO质量分数为5wt%时, ZnFe2O4-TiO2/rGO显现出对MB最佳的光催化活性, 60 min光照后的降解率达到99.1%。通过光催化活性物种捕获实验得出ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料降解MB的过程中,活性物种主要为·OH和·O2-, TiO2导带(CB)中的光生电子(e+)转移到ZnFe2O4的价带(VB),遵循Z型转移机制。光催化剂稳定性实验表明, ZnFe2O4-TiO2/rGO复合材料具有优越的稳定性,可作为太阳光照射下降解有机染料的光催化剂。     

A kinetic model for the degradation of benzothiazole by Fe3+-photo-assisted Fenton process in a completely mixed batch reactor

The degradation of benzothiazole in aqueous solution by a photo-assisted Fenton reaction has been studied in a batch reactor in the pH range 2.0–3.2 and for H₂O₂ and Fe(III) concentrations respectively between 1.0×10⁻³–1.5×10⁻¹ and 1.0×10⁻⁶–4.0×10⁻⁶ M.

A kinetic model has been developed to predict the decay of benzothiazole at varying reaction conditions. The use of kinetic constants from the literature in the model allows to simulate the system behavior by taking into account the influence of pH, hydrogen peroxide, Fe(III) and sulfate concentrations and the ionic strength.     

Preparation of a novel Bi2MoO6 flake-like nanophotocatalyst by molten salt method and evaluation for photocatalytic decomposition of rhodamine B

The flake-like nanoscale γ-bismuth molybdate (Bi₂MoO₆) powders as a novel photocatalyst was prepared using Bi(NO₃)₃·5H₂O and Na₂MoO₄·2H₂O as raw materials by a simple low-temperature molten salt method at 350 °C for 1, 4 and 8 h, respectively. The as-prepared samples were characterized with X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and UV–vis absorption spectra (UV–vis). The photocatalytic activity of Bi₂MoO₆ crystals was evaluated using the photocatalytic oxidation of rhodamine B (RhB) at room temperature under ultraviolet irradiation. It was found that the band gap adsorption edge of Bi₂MoO₆ is estimated to be 477 nm corresponding to the band gap energy to be 2.60 eV. In addition, the Bi₂MoO₆ powders exhibit good photocatalytic properties to photodegrade RhB at room temperature. Finally, the mechanism of photocatalytic property of Bi₂MoO₆ had been also discussed.     

简易合成Bi/Bi2MoO6/TiO2复合纳米纤维及其增强的可见光催化性能

以电纺TiO₂ 纳米纤维为基质, 葡萄糖为还原剂, 采用简单一步溶剂热法制备了等离子体Bi/Bi₂MoO₆/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和光致发光谱等对样品进行表征。以RhB和4-CP为模拟有机污染物, 评价材料的光催化性能。结果表明: 部分Bi ³⁺被葡萄糖还原成金属Bi纳米粒子, 原位沉积在Bi₂MoO₆纳米片上, 同时构筑在TiO₂纳米纤维表面。金属Bi的等离子体共振效应, 有效提高了样品的光催化活性。可见光照50 min, 样品对RhB的降解率为95.8%, 五次循环后仍保持在92%以上; 可见光照180 min, 样品对4-CP的降解率达68.8%。证实该材料具有良好的可见光催化活性和稳定性。     

泡沫镍负载石墨烯/钯复合电极催化H2O2电还原研究

采用简单的一步浸渍法制备了还原氧化石墨烯-贵金属Pd复合改性的泡沫镍电极,采用X射线衍射和扫描电镜对复合电极的微观结构和表面形貌进行分析,通过循环伏安法、线性伏安法、计时电流法对H₂O₂还原反应的催化活性及稳定性进行了测试。结果表明,石墨烯包覆在泡沫镍骨架表面,在石墨烯内均匀分散着贵金属Pd纳米颗粒,直径约为100nm。该复合电极对H₂O₂电还原表现出较好的催化性能。在1mol/L NaOH+0.5mol/L H₂O₂混合溶液中,电位为-0.5V时,电流密度可达164mA/cm²,同时表现出较好的稳定性。     

Microwave hydrothermal synthesis and visible-light photocatalytic activity of γ-Bi2MoO6 nanoplates

γ-Bi₂MoO₆ nanoplates have been successfully synthesized by a microwave hydrothermal approach for the first time, by using Bi(NO₃)₃, NH₃ and MoO₃ as the starting materials. The influences of the various preparation parameters (including the pH value, reaction temperature, and holding time) on the phase formation and morphology development were investigated in detail. XRD and TEM results showed that γ-Bi₂MoO₆ nanocrystals were formed indirectly with an intermediate phase of Bi₂O₃ in the microwave hydrothermal and hydrothermal synthesis. However, the reaction condition in the microwave hydrothermal approach was milder compared with the hydrothermal method. The photocatalytic activity of the nanoplates was evaluated by the degradation of the methylene blue solution under visible-light irradiation.     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

Zn2SiO4-ZnO-生物炭复合物的制备及其可见光催化H2O2降解甲硝唑

以松木碱解液代替NaOH溶液作为锌盐沉淀剂, 采用水热法制备了Zn₂SiO₄-ZnO-生物炭三元复合材料(SOB-x-y, x代表松木粉的用量, y代表NaOH浓度), 通过不同手段对样品进行表征, 研究了光催化H₂O₂降解甲硝唑的性能。结果表明, 制备的催化剂由枣核状硅锌矿型Zn₂SiO₄介晶、多边形六方晶相ZnO和松木生物炭构成; 与纯六方晶相ZnO相比, 它具有更大的比表面积与孔容、更小的带隙能和更弱的荧光发射, 因而具有更好的光催化活性。Zn₂SiO₄-ZnO-生物炭对甲硝唑的光催化H₂O₂降解过程符合准一级动力学方程, 其催化活性随NaOH浓度的增大而提高, 随松木粉用量的增加先增加后减小, 以SOB-3-4的性能最优。SOB-3-4的速率常数(k)和降解率(η)随pH的降低而增大, 随H₂O₂浓度的升高而增大, 随催化剂用量的增加先增大后减小; 甲硝唑的降解率随其初始浓度的升高逐渐越低。当初始pH为3、催化剂用量为0.4 g/L、H₂O₂投加浓度为80 mmol/L及甲硝唑初始浓度为300 mg/L时, k为2.68×10 ^-2 min ^-1, 反应3 h后η达到99.70%。本研究结果对处理难降解制药废水提供了重要的实验依据。     

Fe-substituted tobermorites: Synthesis and characterization by Mössbauer spectroscopy and other techniques

The isomorphous substitution of Fe³⁺ for Si⁴⁺ in the tobermorite (Ca₅Si₆H₂O₁₈·4H₂O) structure and its effects on the cation exchange properties of tobermorites were investigated. Fe³⁺- substituted 11Å tobermorites were synthesized under hydrothermal conditions. The cation exchange capacities of these Fe³⁺-substituted tobermorites ranged between 82–122 meq/100g while specific Cs sorption ranged from 420–800 K_d. ⁵⁷Fe Mossbauer Spectroscopy, in addition to other techniques, was used to investigate the Fe-substitution in the tobermorite structure. None of the Mossbauer spectra revealed any absorption line due to Fe²⁺. The observed spectra were fitted to one or more closely overlapping quadrupole doublets. The assignment of Fe³⁺ among the available tetrahedral and octahedral sites was made based on the distinct differences in the observed isomer shifts. The extent of Fe³⁺_IV vs. Fe³⁺_VI site occupancies was determined from the corrected intensities of the respective quadrupole doublets.