太阳光下Cr~(3+)掺杂TiO_2复合微粒光催化性能研究

利用酸催化的溶胶一凝胶法成功地合成了一系列不同CP3+掺杂量(x=0.01%～10%)的TiO2复合光催化剂(Cd3+/TiO2).在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解对复合材料的光催化性能进行了表征,并考察了催化剂投加量、Cr3+掺杂量和溶液pH值等因素对光催化降解反应的影响.结果表明,亚甲基蓝溶液在复合微粒上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在催化剂投加量为lg/L、Cr3+掺入量为0.3%和pH=7时,Cr3+/TiO2复合微粒光催化活性达最佳,测得表观反应速率常数 K为7.27×10-3 rag(L·min)-1,t1/2为95min,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达79%,与纯的TiO2相比较,反应速率提高了2倍,降解率提高了20%.中性或碱性条件下有利于亚甲基蓝溶液的光催化降解.     

TiO_2-沸石光催化材料对水中Cr(Ⅵ)和甲醛的共降解研究

以TiCl4为前驱体,沸石为载体,采用水解沉淀法,制备一种纳米TiO2-沸石复合光催化材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜对复合材料的结构与形貌进行表征,并考察沸石负载TiO2催化剂对水中Cr(Ⅵ)和甲醛的降解实验。结果表明,Cr(Ⅵ)-甲醛共存体系中Cr(Ⅵ)和甲醛的降解率均比Cr(Ⅵ)和甲醛单一体系中的降解率大,Cr(Ⅵ)和甲醛之间存在协同降解作用。     

模板法制备介孔TiO2及其在模拟太阳光下光催化还原Cr(Ⅵ)性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了高催化性能的介孔TiO2光催化剂.以Cr(Ⅵ)作为目标污染物,对比探究了制备过程中不同溶胶pH、CTAB添加量、煅烧温度这3种控制因素对所制备的介孔TiO2光催化性能的影响.采用Brunauer-Emmett-Teller(BET)法、...     

混合菌液去除水中Cr(Ⅵ)影响因素的研究

通过实验室里用LB培养基(每1 000 mL含氯化钠10 g,蛋白胨10 g,酵母粉5 g)驯化得到的混合菌液,研究了在不同Cr(Ⅵ)初始浓度、不同初始pH值、不同初始盐度及添加不同碳源时Cr(Ⅵ)的去除效果。结果表明:在初始pH=9时,Cr(Ⅵ)的去除率最高,不同碳源中添加葡萄糖时,得到最高Cr(Ⅵ)去除率,对Cr(Ⅵ)去除抑制最大的是苯酚。Cr(Ⅵ)初始浓度越高,对于微生物毒性越大,去除率越低,低浓度盐利于菌种生长,而高浓度的盐(盐质量浓度≥6%)对混合菌种的生长有强烈的抑制作用。     

纳米TiO_2光催化还原Hg~(2+)的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了Hg2+在TiO2表面上光催化还原反应中的运动过程,结果表明,在TiO2表面的水分子会形成局部有序的类冰结构,这种类冰结构限制了材料表面附近水分子的移动,也阻碍了Hg2+向TiO2表面的运动,是影响光催化效率的一个重要因素。同时,还模拟了TiO2表面光生电子密度和表面掺杂Fe3+对类冰结构的影响,结果表明,TiO2表面掺杂Fe3+抑制了类冰结构的形成,有利于提高光催化效率。     

RGO-MIL-68(Fe)复合材料的静电自组装合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

采用静电自组装方法制备氧化石墨烯（GO）-MIL-68（Fe）复合物,并通过简单溶剂热处理,将GO还原为还原氧化石墨烯（RGO）,首次制得RGO-MIL-68（Fe）复合物。通过XRD、FESEM、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对RGO-MIL-68（Fe）复合催化剂的晶体结构、形貌、光吸收性能等物理化学性质进行表征。在可见光照射下,以草酸铵（（NH₄）₂C₂O₄）为牺牲剂,对RGO-MIL-68（Fe）复合材料进行光催化还原Cr（Ⅵ）性能评价,结果表明,只需复合少量的RGO,MIL-68（Fe）的光催化活性就能显著地提高。当RGO含量为1wt%时,RGO-MIL-68（Fe）复合材料表现出最优的光催化活性,反应60 min,体系中的Cr（Ⅵ）的还原率高达81%。结合电化学分析可知,这主要是由于RGO的引入在增强MIL-68（Fe）光吸收性能的同时也促进了光生载流子的分离。      

聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学

以对甲苯磺酸钠为掺杂剂,在不锈钢电极上电化学合成聚吡咯修饰膜,采用该修饰膜在开路模式下还原Cr(Ⅵ),比较了氧化态和还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的还原作用。结果表明氧化态聚吡咯对Cr(Ⅵ)有较好的吸附作用。但还原态聚吡咯对Cr(Ⅵ)的去除率高于氧化态聚吡咯。提出了聚吡咯修饰膜开路还原Cr(Ⅵ)的动力学方程。     

g-C3N5纳米片光催化还原Cr(Ⅵ)和抗菌性能研究

在高温热聚合制备块体石墨相氮化碳(g-C₃N₅)的基础上，通过液相超声剥离获得g-C₃N₅纳米片，利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光(UV-Vis)、荧光光谱(PL)及BET比表面积对样品进行表征。结果表明：g-C₃N₅纳米片在可见光下还原Cr(Ⅵ)和灭活大肠杆菌(E.coli)的性能均优于块体g-C₃N₅。g-C₃N₅纳米片在30min内对Cr(Ⅵ)的还原率达到86%,反应速率常数为块体g-C₃N₅的1.46倍。g-C₃N₅纳米片在180min内将E.coli全部灭活，h⁺和·O^-₂为抗菌过程的主要活性基团，其通过氧化作用...     

TiO_2/竹炭复合材料研究(Ⅱ)光催化降解性能

就前文[1]所制备的TiO2/竹炭复合材料对于罗丹明B光降解反应的催化性能进行了研究。结果表明,在紫外灯光照射下,以0.5～1.1g的该复合材料处理25ml的3～10mg/L罗丹明B溶液,均可使其有效降解;最佳降解温度、时间和pH分别为70℃,60min和4.22;该光催化降解反应为一级反应。     

TiO_2的光催化性能研究

利用第一性原理计算方法主要对非金属掺杂TiO_2可见光光催化活性进行了研究,揭示了非金属掺杂TiO_2在可见光条件下催化活性提高的本质规律。就目前为止,非金属掺杂TiO_2吸收可见光的原因主要归结为以下几点:(1)非金属掺杂引起能带变窄,从而降低光子跃迁能隙,产生可见光红移现象;(2)掺杂元素在TiO_2带隙中引入一部分间隙态,充当光子跃迁的过渡能级,减少光子吸收能量;(3)掺杂促使TiO_2产生结晶化,加大TiO_2颗粒的表面积,从而提高其催化活性。     

CO_2在铜掺杂的TiO_2纳米管中的光催化还原研究

分别通过阳极氧化法和电沉积法制备了TiO_2纳米管及铜掺杂的TiO_2纳米管(CuxOy/TiO_2纳米管)复合材料。利用X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析等手段对材料进行表征。结果表明:用阳极氧化法制备的TiO_2纳米管为锐钛矿型,平均管直径为90~110nm,平均管长为300nm左右;采用电沉积法制备的CuxOy/TiO_2纳米管中铜以CuO的形式存在。在密封悬挂式光催化系统中,研究不同浓度CuSO_4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管对CO_2的光催化还原行为。在500W氙灯光照的条件下,TiO_2纳米管和CuO/TiO_2纳米管还原CO_2的产物是CO和CH_4;TiO_2纳米管在光照6h时,CH_4的产率达到1.3×10~(-6)/(cm~2·h),而0.04mol/L CuSO4电镀液制备的CuO/TiO_2纳米管在同样条件下,CH_4的产量达到3.7×10~(-6)/(cm~2·h)。这说明CuO/TiO_2纳米管显著提高了CO_2的光催化还原效率。     

改性棉秆吸附Cr(Ⅵ)工艺研究

以棉花秸秆为原料,在超声波作用下用二硫化碳进行化学改性,制得改性棉秆吸附剂。通过正交试验确定了各因素影响次序和最佳工艺水平组合。结果表明:在pH=1.61、吸附时间为138.47min、吸附剂用量为0.27g、温度为51.61℃条件下,最高吸附效率为99.99%,其中pH在影响改性棉秆吸附过程中表现最为敏感,温度其次;准二级动力学方程拟合效果最好,吸附过程为放热自发反应。利用扫描电子显微镜对改性前后棉秆进行分析,证明改性方法有利于吸附的进行。     

TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)磁性复合光催化材料的制备及其光催化性能

采用原位水热法合成了TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)磁性复合光催化材料,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS、BET和磁学测量系统对复合光催化材料的结构和性能进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,研究了该复合光催化材料的可见光催化活性,并考察了光催化材料的稳定性。结果表明:巯基官能化的Fe_3O_4和TiO_2与MIL-101(Cr)结合成功,复合后的TiO_2-Fe_3O_4/MIL-101(Cr)光催化材料的可见光响应范围得到明显拓宽;当TiO_2的添加量为400mg时所制得的磁性复合光催化材料具有相对较好的光催化降解效果,经过120min光照后,对MB的去除率高达80%;该磁性复合光催化材料具有良好的稳定性和磁分离性能。     

磺化褐煤对废水中Cr(Ⅵ)离子的吸附与还原

在静态条件下,进行了以磺化褐煤(SBC)作吸附剂、还原剂净化含铬废水的实验。研究了含铬废水的pH值、浓度和接触时间等因素对SBC吸附、还原Cr(Ⅵ)的影响,确定了SBC净化含铬废水的最佳条件。结合对实际含Cr(Ⅵ)废水的吸附、还原净化处理,讨论了SBC对电镀废水处理的可行性     

CuS纳米片修饰Bi_5O_7I复合材料用于光催化还原Cr(Ⅵ)水溶液（英文）

光催化技术以其高效、安全、低成本的优势,被广泛研究用于去除污水中有毒副作用的重金属Cr(Ⅵ)。制备半导体复合材料是一种可以有效提高半导体光催化性能的途径。本研究通过简单的水热法合成了CuS纳米片修饰的Bi_5O_7I复合材料,并且表征和评估了其在可见光下对Cr(Ⅵ)的光催化还原活性。与纯Bi_5O_7I微米棒及纯CuS样品相比,CuS/Bi_5O_7I复合催化剂对Cr(Ⅵ)水溶液具有更高的光催化降解活性。在相同的可见光辐照条件下,15wt%CuS修饰的复合样品,光催化降解Cr(Ⅵ)的反应常数是纯/Bi_5O_7I样品的20倍,纯CuS样品的4.3倍。对比样品的比表面积、光致发光谱和电化学阻抗谱的测试结果发现,复合样品表现出更高的催化效率是由于CuS/Bi_5O_7I具有更大的比表面积、更宽的光吸收区域及更高的光生电子–空穴对的分离和传输效率。本研究还提出了CuS/Bi_5O_7I复合材料光催化降解Cr(Ⅵ)的机理。     

胶原纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

胶原纤维(CF)作为吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了CF去除Cr(Ⅵ)时溶液pH值、温度、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响。结果显示,CF对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值降低而升高,在pH值为2.0时达到最大,随吸附剂用量增大而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小,CF对Cr(Ⅵ)的吸附量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定。吸附平衡时间为6h,最佳吸附温度为40℃。测定了吸附等温线和吸附动力学曲线,结果表明,Freundlich等温方程能更好地描述CF对Cr(Ⅵ)的吸附,吸附动力学符合伪二级吸附速率方程。FT-IR和SEM-EDS分析表明,CF表面含有大量氨基羧基及羟基等活性官能团,CF对Cr(Ⅵ)的吸附过程存在铬酸根阴离子与质子化活性官能团的静电吸附作用和离子交换作用。     

离子交换纤维对Cr(Ⅵ)的交换性能研究

研究了苯乙烯系聚丙烯基阴离子交换纤维对Cr(Ⅵ)的交换性能,考察了酸度、温度和流速等因素对交换性能的影响。实验结果表明,在pH值为3时交换性能最好。离子交换纤维对Cr(Ⅵ)的交换以液膜扩散为主,交换速度很快,8min即可达到交换饱和,交换反应速率常数为0．015s^-1,离子交换过程服从Freundlish等温式。测定了纤维静态饱和交换量为257．6mg／g。温度和流速影响动态交换性能,使得穿透曲线和穿透时间发生改变。与离子交换树脂相比具有交换速度快、交换量大的优点,是一种交换性能优良的分离材料。     

水热法制备TiO_2-硅藻土复合材料及其光催化性能(英文)

以水热法、用钛酸丁酯和二乙醇胺为原料、在160℃保温4小时合成了TiO2纳米颗粒。在pH值约为2时通过静电吸引把TiO2涂覆在硅藻土表面形成TiO2-硅藻土复合材料,并用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和差热示差扫描量热仪(DSC)研究了其性能。TiO2是近正方形的、分散良好的锐钛矿晶体,其颗粒大小约为15nm。TiO2均匀的、牢固的附着在硅藻土的表面上,其TiO2/硅藻土质量比为1:10。TiO2-硅藻土复合材料具有良好的光催化性能,在紫外光照射下100g复合材料用3h可使10ml浓度为20mg/L的甲基橙水溶液完全降解。     

掺杂型TiO_2光催化研究的最新进展

长期以来,二氧化钛(TiO_2)一直被认为是一种有前景处理污染物的半导体材料。但其在可见光下禁带宽度较大、催化效率较低等限制了其在可见光下的运用。目前该领域最具有价值的研究进展是在TiO_2结构中引入其他成分使该材料在可见光下具有光催化降解污染物的能力,其主要类型包括金属掺杂、非金属掺杂和共掺杂。笔者综述了这些制备方法提高TiO_2光催化效率的途径及机理的最新进展,旨在为今后进一步扩大高光催化效率TiO_2的开发以及实际应用提出新的方向。