银、氮共掺杂板式TiO2纳米管光催化降解染料废水及其动力学研究

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列,通过湿化学方法掺杂氮银元素,形成银、氮共掺杂TiO2纳米管阵列,研究其光催化降解染料废水性能及其动力学过程.结果表明,经过450℃煅烧的催化剂,在碱性条件下,掺银量为0.5 mol·L-1、掺氮为25％时,催化效果最好,光照射3h后,亚甲基蓝溶液降解率达到99.78％.该催化剂稳定性好,可重复使用.     

TiO2光催化降解制药废水的研究进展

概述了TiO_2光催化降解制药废水的机理,对制药废水光催化降解速率的影响因素、提高降解效率的途径进行了综述。并对TiO_2光催化技术处理制药废水的研究进行了展望。     

TiO2纳米管阵列膜光催化降解苯胺

利用TiO2纳米管阵列光催化降解含苯胺水样,考察了影响苯胺降解率的各种因素。结果表明,在照射光源波长254 nm,反应时间120 min和苯胺水溶液pH=9时,TiO2纳米管阵列光催化氧化苯胺的效果最好,苯胺降解率达到87%;另外在苯胺水样中加入含Fe3+、Cu2+的金属盐和少量的H2O2氧化剂后,对TiO2纳米管阵列的催化活性具有促进作用,其苯胺降解率分别提高了42%、31%和19%。探讨了TiO2纳米管阵列光催化降解苯胺的反应机理。     

高度有序TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

室温下在NH4F、乙二醇的混合溶液中采用阳极氧化法在纯Ti片表面得到一层结构高度有序、分布均匀、垂直取向TiO2纳米管阵列,通过调整阳极氧化工艺条件可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管长等)的有效控制;对TiO2纳米管阵列进行扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)检测;测试了TiO2纳米管降解甲基橙的光催化性能。结果表明:在优化条件下制备得到了高密度排列的TiO2纳米管阵列;在500 W高压汞灯照射40 min后,初始摩尔浓度为20 mg·L-1的甲基橙在pH=2.0时,降解率达到99.4%,溶液中加入H2O2可以提高TiO2纳米管光降解催化活性。     

碳量子点敏化二氧化钛纳米管阵列光催化降解草甘膦废水

草甘膦作为全球用量最大的农药品种，产生的废水造成了巨大的环境污染。光催化氧化技术具有操作方便、反应温和、降解完全等优势。二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)结构独特、比表面积大，成为近年来备受关注的一种光催化剂，但其仅能吸收387 nm以下的紫外光，应用受到限制。本论文首先采用阳极氧化法制备了TNTAs,水热法制备了碳量子点(CQDs),然后恒温水浴制备了CQDs敏化的CQDs/TNTAs复合光催化剂，并利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等对该样品进行了表征。通过草甘膦的光催化降解反应对复合光催化剂进行活性评价。实验结果表明3次敏化后的CQDs/TNTAs对草甘膦降解活性是TNTAs的1.98倍。CQDs敏化一方面提高了TNTAs对可见光的吸收，另一方面与TNTAs建立了异质结，有助于光生电子-空穴的分离和传输，减少了光生空穴-电子对的复合，从而提高了光催化性能。     

沸石负载TiO_2光催化降解制药废水的研究

用自制的光催化反应器,以天然斜发沸石负载TiO2为光催化剂,紫外光为光源,对制药工业废水进行光催化降解实验,研究其在不同条件下的光催化降解效果。实验结果表明,经过光催化降解反应,制药工业废水的COD去除率可达78.2%,脱色率为94.6%。     

氧化钛纳米管阵列制备及应用

氧化钛纳米管阵列因其独特的高度有序的阵列结构而具有良好的力学、化学稳定性以及抗腐蚀性能,在光解水制氢、太阳能电池、光催化、环境净化、气敏传感器等领域具有潜在的应用价值,引起了人们的广泛关注。对近年来TiO2纳米管在制备技术、形成机理、离子掺杂及其应用研究方面取得的成果做了综合评述,在此基础上探讨了TiO2纳米管制备及改性方面存在的问题,并对今后的发展方向予以展望。     

TiO_2纳米管在不同条件光催化降解的活性研究

本文利用阳极氧化法在纯钛片表面制备了TiO2纳米管阵列膜,解决TiO2光催化剂的涂敷固定问题。采用场发射扫描电镜(FESEM)和XRD对制备TiO2纳米管阵列膜的形貌和晶体结构进行表征。结果发现,所制得的纳米管管径70～80nm,壁厚5～10nm,XRD显示经420℃热处理的TiO2纳米管为锐钛矿晶型,经500℃热处理的TiO2纳米管出现金红石晶型。以10mg·L-1的甲基橙溶液为降解物进行光催化试验,分别研究了溶液的初始pH值、TiO2纳米管阵列膜的晶型、TiO2膜的使用次数对降解率的影响。试验结果表明,当溶液初始pH值为1时,TiO2纳米管阵列的光催化性能最好,同时随着TiO2膜使用次数的增加,其光催化效果有所下降。     

钐掺杂TiO2纳米管阵列的光催化性能研究

以工业级纯钛箔为模板,硝酸钐为钐物种掺杂给体,采用阳极氧化法制备钐掺杂的TiO2光催化剂,用SEM、XRD对制备的样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,考察了钐掺杂的TiO2光催化剂的光催化活性。结果表明:制备的光催化剂为锐钛矿相和少量金红石相的混晶;硝酸钐掺杂浓度为0.001 mol/L,其光催化性能最好,且光催化重复使用性能良好。     

二氧化钛粉体光催化降解印染废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO2粉体,研究TiO2粉体光催化降解印染废水的可行性和影响因素。结果表明,CODC r为268 mg/L的印染废水,用125 W荧光灯照射2 h,脱色率为96%,CODC r去除率为86%。酸度、TiO2用量、光照距离、光照时间等多种因素对光催化降解印染废水效果均有一定影响。同时做了TiO2回收试验,结果表明,TiO2催化性能比较稳定,可重复使用,且脱色率及COD去除率较高。     

Ce-Zn共掺杂改性TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能

采用阳极氧化法在钛网上制得TiO₂纳米管阵列(TNTA),并利用操作简单的微溶剂燃烧合成法将稀土元素Ce和过渡金属元素Zn共掺杂修饰TiO₂纳米管阵列得到复合光催化材料Ce-Zn/TiO₂纳米管阵列(CeZn/TNTA),并对CeZn/TNTA的形貌、组成结构和光催化性能等进行测试。结果表明:阳极氧化时间会影响TNTA的形貌,氧化时间为2 h的TNTA管状结构分布均匀且高度有序,纳米管内径约为50 nm,管壁厚约为25 nm,管长约为1μm。CeZn/TNTA样品中的Ce以CeO₂和Ce₂O₃混合态、Zn以ZnO形式呈簇状不均匀分布在TiO₂纳米管阵列表面。与裸TNTA相比,CeZn/TNTA复合催化剂的光响应范围拓宽至可见光区域,电荷转移阻力减小,光生电子-空穴的分离效率提高,载流子的传输速率较快,且表现出较高的光催化活性,其在1 h内对亚甲基蓝光催化降解率可达85.27%。     

TiO2光催化剂负载及微波协同催化降解制药废水的研究

以TiO2为原料,利用毛竹活性炭负载,采用微波协同技术,光催化降解制药工业废水,制得回用水.实验结果表明,COD去除率为91.74％,脱色率为94.52％.该方法技术先进,处理效果好.解决了工业废水可生化性差的问题,是一种高效、实用的难降解有机工业废水耦合处理技术.催化剂质量稳定,可反复使用,适于应用.     

Photocatalytic degradation of organic compounds in aqueous systems by transition metal doped polycrystalline TiO2

Some probe catalytic photooxidation reactions with aliphatic and aromatic organic compounds having different acid strengths, i.e. methanoic acid, ethanoic acid, benzoic acid and 4-nitrophenol, were carried out in aqueous systems by using polycrystalline TiO₂ powders doped with various transition metal ions (Co, Cr, Cu, Fe, Mo, V and W). The Co-doped powder showed to be more photoactive than the bare TiO₂ for methanoic acid degradation while the behaviour of TiO₂/Cu and TiO₂/Fe was similar to that of the support. TiO₂/W was the most efficient sample for the photodegradation of benzoic acid and 4-nitrophenol, TiO₂ the most active powder for ethanoic acid. A tentative explanation is provided by taking into account: (i) the dissociation constants (K_a) of the different acids used as substrates; (ii) their aliphatic or aromatic nature; (iii) the points of zero charge (PZC) of the photocatalysts; (iv) their relative rate constants for photoelectron–hole recombination (k_r) determined by femtosecond pump-probe diffuse reflectance spectroscopy.     

An asymmetric supercapacitor using RuO2/TiO2 nanotube composite and activated carbon electrodes

We reported an asymmetric supercapacitor technology where RuO₂/TiO₂ nanotube composite was used as positive electrode and the activated carbon as negative electrode in 1 mol/L KOH electrolyte solution. The electrochemical capacitance performance of the asymmetric supercapacitor was tested by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and galvanostatic charge-discharge tests. The results show that the asymmetric supercapacitor has electrochemical capacitance performance within potential range 0–1.4 V. A power density 1207 W/kg was obtained with an energy density of 5.7 W h/kg at a charge–discharge current density of 120 mA/cm². The supercapacitor also exhibits a good cycling performance and keep 90% of initial capacity over 1000 cycles.     

Photoelectric catalytic degradation of methylene blue by C60-modified TiO2 nanotube array

Fullerene (C₆₀)-modified TiO₂ nanotube array (TNA) was prepared by the electrophoresis deposition technique. The as-prepared samples showed the high efficiency for the photoelectric catalytic (PEC) degradation of nonbiodegradable azodyes methylene blue (MB). The highest PEC activity of C₆₀-modified TNA (TNA/C₆₀) was achieved at a lower bias potential (4.0 V), which was 2.3 times of the highest activity of TNA at 5.0 V. The high PEC activity came from the synergetic effect between C₆₀ and TiO₂, which promoted the charge separation, influenced the charge distribution of the electrical double layer and reduced the impedances of the Helemholtz and depletion layers. Moreover, the oxidation of MB was a quick process during the PEC degradation, and the process began with the oxidation of the dimethylamino group, which was different from the photocatalytic (PC) process began with the oxidation of S atom; MB was mineralized completely during PEC degradation.     

纳米TiO2-UV光催化降解乙酰甲胺磷影响因素的研究

考察了UV-纳米TiO2光催化降解乙酰甲胺磷的可行性,就高压汞灯照射时间及照射方式、催化剂种类及用量、pH值、反应温度、乙酰甲胺磷初始浓度等对光催化降解效率的影响进行了研究,并探索了催化剂的重复利用。结果表明,当添加0.1 g/L的纳米TiO2(德国P25),乙酰甲胺磷的起始浓度为20 mg/L,温度控制在25℃,反应体系的pH为11时,以高压汞灯持续照射80 min,即可实现对乙酰甲胺磷99.9%的光催化降解。     

硅藻土负载TiO_2光催化剂的制备及其应用

以钛酸丁酯为前驱体,多孔硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载TiO_2光催化剂。通过SEM、XRD、FT-IR和N2吸附-脱附等对其形貌、表面组成及晶体结构进行表征。以1μg·m L-1氨氮废水溶液为目标降解物,太阳光为光源,研究硅藻土负载TiO_2催化剂的光催化活性。结果表明,采用500℃焙烧3 h的硅藻土负载TiO_2光催化剂,光照180 min,对氨氮的去除率为78.5%。     

恒电流法制备Cu2O/TiO2复合纳米管阵列异质结光电极

通过在含F-离子的电解液中阳极氧化Ti薄片基底制备了TiO2纳米管阵列,随后通过恒电流沉积的方法在在TiO2纳米管阵列顶部原位电沉积了Cu2O纳米颗粒。场发射电子扫描显微镜显示TiO2纳米管这列被成功制备,通过恒电流电化学沉积后,TiO2纳米管阵列顶部出现大量纳米颗粒物质,并且随着沉积时间的延长,可以控制沉积物的量。通过X-射线衍射谱的特征衍射谱图我们可以发现TiO2锐钛矿的衍射峰以及相对较弱的Cu2O衍射峰,这说明Cu2O晶体的结晶度不高。在能谱（EDS）图中我们可以发现Ti、Cu、O三种元素,结合XRD以及FE-SEM结果我们可以指出,通过恒电流法确实可以在TiO2纳米管阵列顶部原位沉积Cu2O纳米颗粒。