TiO_2@酵母炭复合光催化剂的静电自组装制备及其光催化性能研究

以酵母炭为载体,通过静电自组装法制备负载型TiO2@酵母炭复合光催化剂,利用FE-SEM、EDS、XRD对TiO2@酵母炭的形貌、组成、尺寸和晶型进行分析和表征,并探讨了TiO2@酵母炭光催化性能的影响因素。FE-SEM分析表明,TiO2@酵母炭呈椭球状,长(3.6±0.3)μm、宽(2.5±0.5)μm,粒径分布均匀。X-射线粉末衍射分析表明,TiO2粒子为锐钛矿和金红石晶型。对于甲酚红的光催化降解研究表明,当甲酚红初始浓度为10mg·L-1、催化剂投加量为5g·L-1、溶液初始pH值为5时光催化效果最好,甲酚红的降解率为89.6%。H2PO-4、NO-3、Cu2+的存在对甲酚红的降解具有抑制作用,而Mg2+的存在无明显影响。     

TiO_2@酵母菌草莓结构型光催化剂的合成及其催化性能

调节水相悬浮液的pH值,使得酵母菌主体粒子和P25-TiO2客体粒子表面带相反电荷,通过静电自组装法一步合成了草莓结构的TiO2@酵母菌复合光催化剂。FESEM,EDS,FT-IR,XRD,UV-VIS表征了催化剂的物化结构。FESEM结果表明产品具有椭球形态,长度为(3.6±0.50)μm,宽度为(2.4±0.45)μm,分散性好。X射线粉末衍射表明TiO2客体粒子为锐钛矿和金红石矿晶型。紫外-可见光漫反射光谱证实催化剂对紫外光具有光响应。FT-IR分析表明TiO2@酵母草莓结构的形成与酵母细胞表面和TiO2粒子的表面化学官能团有关,其形成机理可概括为静电自组装过程。沉降性能测试表明该复合催化剂具有较好的悬浮性能,这有利于催化剂的分离回收。在光催化降解刚果红染料水溶液中,TiO2@酵母光催化剂表现出了较高的光催化活性。     

水热合成TiO_2@酵母草莓结构微球及其光催化性能

以硫酸氧钛为原料,采用水热法合成了草莓型TiO2@酵母催化剂微球,通过FE-SEM,XRD,FT-IR,UV-VIS等手段对催化剂的结构进行表征,以模拟Hg2+溶液为处理体系,考察TiO2@酵母菌微/纳米光催化剂的光催化活性。SEM和XRD结果表明:TiO2@酵母微球保持了酵母原有的形貌,有良好的分散性,TiO2为纯锐钛矿型,在酵母表面呈单分散状态,呈现出草莓结构。UV-VIS证实TiO2@酵母光催化剂具有较好的紫外光光响应能力。FT-IR分析表明酵母细胞壁和TiO2粒子的表面化学官能团有助于草莓结构的形成过程。在光催化处理Hg2+水溶液中,TiO2@酵母光催化剂呈现出来较好的催化效果,光催化性能的提高得益于生物吸附和光催化的协同效应。     

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。     

TiO2光催化降解2,4-二氯酚动力学及机理的研究

以TiO2作为催化剂,500 W汞灯作为光源,对水体中2,4-二氯酚（2,4-DCP）的光催化降解特性进行了研究。实验结果表明,TiO2光催化降解2,4-DCP效果较好,降解的最佳pH为7,催化剂的最佳投加量为200 mg·L-1。2,4-DCP的初始浓度越小,光催化的效率越高。在初始浓度为5 mg·L-1时,光催化1 h的降解率达90%。在实验的四种不同初始浓度（5 mg·L-1、10 mg·L-1、20 mg·L-1、40 mg·L-1）下,2,4-DCP的光降解速率常数近似与其初始质量浓度成一级反应动力学关系。结合高效液相色谱、气相色谱-质谱的测定结果以及Cl-、COD的变化,认为2,4-DCP的主要降解过程为：脱氯-开环-矿化、中间产物相互作用-进一步矿化。     

悬浮态光催化超滤膜反应器处理4BS染料废水

选用光催化/超滤耦合技术处理含偶氮染料直接耐酸大红4BS的模拟废水,测试了不同pH条件下悬浮态TiO2对4BS染料的等温吸附效果,TiO2用量以及4BS初始浓度对光催化降解效果的影响,确定了各个操作参数的最佳值,并进行了不同超滤膜回收光催化出水中TiO2的试验.结果表明,TiO2对4BS的吸附效果在pH为5.5时最好.根据初始反应速率的计算,得出在50 mg·L-1的4BS溶液中加入1 g·L-1 TiO2的降解效果最佳,此时初始反应速率为3.13×10-7mmol·L-1·min-1,90 min染料浓度去除率可达到99%以上.PAN700和PVDF700两种超滤膜对光催化出水TiO2回收率均为99%以上,但PAN700比PVDF700通量大,120 min后通量仍可达214.0 L·m2·h-1,具有很好的实际应用前景.     

TiO2溶胶／UV催化降解直接大红4BS

以钛酸正丁酯为前驱体、乙醇为溶剂、盐酸为催化剂,采用溶胶法制备了具有光催化性能的TiO2溶胶.研究了染料初始浓度、pH、H2O2添加量对直接大红4BS降解效果的影响,同时考察了TiO2溶胶/UV体系与TiO2溶胶,H2O2/UV体系光催化的反应动力学.结果表明,当直接大红4BS的初始浓度为0.2 g·L-1、pH为2.0时,TiO2溶胶对直接大红4Bs的降解效果较好;当H2O2添加浓度为0.03%时,可以有效促进光催化反应,当添加浓度增大时,对光催化反应没有促进作用.TiO2溶胶光催化反应符合一级反应,半衰期为81.1;TiO2溶胶/H2O2体系光催化反应半衰期为72.6,TiO2溶胶/H2O2体系具有更优的光催化效率.     

Fe3+改性SO42-/TiO2固体超强酸的制备及其光催化性能研究

为了提高TiO2的光催化性能,采用掺杂Fe3 的方法对SO2-4/TiO2固体超强酸(FST)进行了改性,采用IR、XRD等方法对FST的结构进行了表征,研究了FST光催化亚甲基蓝降解的性能.结果表明,适宜的制备条件为:掺杂Fe3 量为0.4%,焙烧温度为500℃,硫酸浓度为0.5mol.L-1,硫酸体积为15mL.g-1,亚甲基蓝降解率可达95%.通过浸渍焙烧处理,FST具有良好的重复使用性能.红外分析表明,在FST中形成了超强酸活性中心,XRD分析表明,在FST中TiO2的晶型为锐钛矿型,Fe<3 >进入到TiO2晶格中,未影响到TiO2的晶型.     

铋和镧共掺杂二氧化钛半导体的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯的TiO2和铋镧共掺杂的TiO2光催化剂,以活性黑KN-B为模型降解物,考察了铋单掺杂和铋镧共掺杂对TiO2光催化剂的活性影响,研究了催化剂投加量、染料初始质量浓度、溶液pH对活性黑KN-B降解率的影响.结果表明,铋掺杂的TiO2光催化活性高于TiO2,而适量铋镧共掺杂TiO2光催化活性进一步提高,最佳掺杂比是0.5％的Bi和0.2％的La.当铋镧共掺杂TiO2催化剂投加量为2.0 g·L-1,初始质量浓度为40 mg·L-1,pH为2.2时,活性黑KN-B在125W高压汞灯光照下20min后的降解率可达100％.     

三相流化床光催化氧化活性红紫X-2R的研究

活性红紫X-2R是一种偶氮型活性染料.本文采用P25型TiO2催化剂,在三相流化床光催化反应器中对活性红紫X-2R染料废水进行光催化降解研究.实验结果表明,催化剂TiO2投加量为1.0g·L-1,溶液pH值为中性时,溶液初始浓度越低,空气流量越大,活性红紫X-2R去除效果越好.     

亚甲基蓝溶液的光催化降解

采用三种不同方法对TiO2粉末进行改性,制得蒙脱土/TiO2、Ag/TiO2和SO42-/TiO2催化剂。以亚甲基水蓝溶液的脱色率为指标,采用XRD、SEM和XPS等手段分析考察了3种改性催化剂的活性及抗无机离子的干扰能力。结果显示,三种改性光催化剂在溶液中的活性顺序为：蒙脱土/TiO₂>SO₄^2-/TiO₂>Ag/TiO₂>TiO₂。其中,蒙脱土/TiO2活性提高最大,在温度30 ℃和催化剂用量1.0 g·L^-1条件下,1 h内使 5.0 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液的脱色率达90%以上,Ag/TiO₂的抗无机离子干扰能力最强。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

Nd~(3+)掺杂Zno/TiO_2催化剂制备及光催化活性

以ZnSO_4·7H_2O和Ti(SO_4)_2为原料,体积分数40%的乙醇作溶剂,用共沉淀法制备ZnO/TiO_2和Nd~(3+)-ZnO/TiO_2[n(zn)∶n(Ti)=3∶10]催化剂。采用XRD和UV-Vis等技术进行表征,考察氨水浓度、Nd~(3+)掺杂量和催化剂用量对罗丹明B光催化降解的影响。XRD分析表明,稀土掺杂使催化剂中纳米TiO_2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后,催化剂在紫外光吸收有所加强;光催化降解实验表明,氨水浓度较低时,所得催化剂活性较高;掺杂适量Nd~(3+)能有效提高ZnO/TiO_2的光催化活性。当催化剂用量1 000 mg·L~(-1)、Nd~(3+)掺杂质量分数0.70%和浓氨水稀释10倍时,太阳光连续光照4 h,催化剂的光催化活性较高,废水COD_(Cr)去除率达90.1%。     

(Fe-Al)柱撑累托石催化过氧化氢氧化苯酚

制备了(Fe-Al)柱撑累托石催化剂.在苯酚浓度65.0 mg·L<'-1>和催化剂用量1.0 g·L<'-1>的条件下,考察了催化剂焙烧温度、初始pH和反应温度对苯酚催化过氧化氢氧化处理效果的影响,并运用XRD和TPR等手段对催化剂进行表征.结果表明,(Fe-Al)柱撑累托石催化剂层柱结构完全.在焙烧温度500℃、反...     

Sm掺杂TiO_2光催化剂的制备与催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备Sm掺杂TiO2催化剂,并用X射线衍射、TEM等技术表征了催化剂,考察了催化剂的煅烧温度、催化剂用量以及掺杂量对光催化降解甲基橙效率的影响。结果表明:催化剂煅烧温度为500℃,最佳用量为100mg/mL,钐的最佳掺杂量为Sm/Ti摩尔比1%。     

La3+-SO2-4/TiO2催化合成衣康酸二丁酯

研究了固体超强酸La³⁺-SO^2-₄/TiO₂催化衣康酸与正丁醇合成衣康酸二丁酯的酯化反应,考察了催化剂种类,确定以La³⁺-SO^2-₄/TiO₂为催化剂,催化剂La³⁺-SO^2-₄/TiO₂的最佳焙烧温度为450 ℃。并考察反应物配比、催化剂用量和反应时间等因素对酯化反应的影响,确定最佳工艺条件：n（衣康酸）∶n（正丁醇）＝1∶3,催化剂用量为反应物总质量的4.5%,反应时间3.0 h。在该条件下,衣康酸转化率达95.7%,产物衣康酸二丁酯收率为93.3%。并对La³⁺-SO^2-₄/TiO₂的重复使用性能进行考察,结果表明,与La³⁺-SO^2-₄/TiO₂相比,La³⁺-SO^2-₄/TiO₂重复使用5次后,仍具有较高的催化活性,衣康酸转化率为92.3%,衣康酸二丁酯收率90.8%,说明稀土元素La的添加对于增加固体超强酸的寿命起了主要作用。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解甲基橙的性能研究

以钛酸丁酯为前驱体、钠基蒙脱石为载体,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛柱撑蒙脱石（TiO2—MMT）纳米复合材料。采用X-射线衍射仪、透射电子显微镜、全自动比表面积及中孔、微孔分析仪（BET）等分析手段对TiO2—MMT进行了表征,并研究了其对甲基橙的光催化降解活性。结果表明：TiO2—MMT主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成,呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石层间,并使其（001）晶面间距明显增大。在中性和碱性奈件下,TiO2-MMT对甲基橙的光催化降解能力较弱;在酸性条件下,TiO2-MMT对甲基橙的降解率远远高于中性和碱性条件下的降解率。TiO2—MMT光催化降解甲基橙的优化条件为：pH值4、甲基橙初始浓度30mg·L-1、TiO2-MMT投加量10g·L-1,在优化条件下光照2h,TiO2-MMT对甲基橙的催化降解率为99．4％。     

回流法制备TiO_2微球及其结构和催化性能研究

采用回流法制备了介孔TiO2微球催化剂,利用XRD、FE-SEM、BET等方法对所制备的催化剂进行了表征,并与溶剂热法制备的样品进行比较,研究不同制备方法对TiO2结构、形貌及催化性能的影响。结果表明,回流法制备的样品为锐钛矿单相微球,晶粒间堆积形成介孔结构,比表面积大;而溶剂热法制备的介孔样品含金红石和锐钛矿两相。以EtOH/HCl为回流溶剂制备的样品孔径约为5 nm,孔径分布窄,比表面积可达496 m2/g,光催化去除Cr（Ⅵ）反应速率快,去除率达到99%。     

负载型杂多酸催化剂的制备及光催化性能研究

采用浸渍法和微波法相结合,制备负载型杂多酸光催化剂H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂。在紫外光照射下,研究对模拟染料废水酸性蓝溶液的光催化降解的影响。结果表明,H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂比单独的H₃PMo₁₂O₄₀光催化性能好,〖JP2〗在初始浓度10 mg·L^-1酸性蓝溶液、m(H₃PMo₁₂O₄₀)∶m(TiO₂)=1∶3、催化剂加入量为90 mg·L^-1、pH=1.05、30%的H₂O₂用量10 mL·L^-1和180 min条件下,脱色率达93%以上。     

TiO_2/BiVO_4复合光催化剂的微波辅助水热法合成及催化性能研究

以硝酸铋和偏钒酸铵为原料,采用微波-辅助水热法合成了BiVO4和TiO2/BiVO4复合光催化剂,借助XRD、UV-Vis和FE-SEM等测试手段对样品进行表征。XRD分析表明,所得BiVO4粉体为单斜晶系,且与TiO2复合后,特征衍射峰宽化,强度降低;FE-SEM显示,所得样品为具有多级结构的球状纳米结构体系;UV-Vis吸收光谱表明,BiVO4粉体和TiO2/BiVO4在400～600 nm的可见光区域对光响应。根据光吸收特性,选择罗丹明B为模型污染物,考察了样品可见光催化活性。结果表明,TiO2/BiVO4相比BiVO4,具有更高的可见光催化活性。