介孔生物质基活性炭负载TiO_2的光催化降解动力学研究

采用介孔生物质基活性炭作为载体负载TiO_2,研究载体比表面积、不同煅烧温度、不同负载比例下的载体负载TiO_2光催化剂对光催化降解水体有机污染物亚甲基蓝的影响,通过比表面积测试法(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析手段对其表面形貌和晶体结构进行表征。结果表明,载体的比表面积和孔隙结构与光催化反应效果呈正向影响关系,当活性炭与TiO_2质量比为1.3∶1,煅烧温度为500℃时的样品(记为1.3AC4@1TiO_2-500)比表面积为460.10 m~2/g,对亚甲基蓝溶液的光催化降解量可达到24.06 mg/g。光催化剂煅烧温度与TiO_2锐钛晶型的完善程度和晶粒尺寸呈正向影响关系,因而提高煅烧温度可增强光催化反应效果,当活性炭与TiO_2质量比为1.3∶1,煅烧温度为700℃时的样品(记为1.3AC4@1TiO_2-700)对亚甲基蓝溶液的光催化降解量可达到26.72 mg/g。活性炭负载比例与光催化反应效果呈正向影响关系,活性炭负载比例的增加可促进TiO_2光生载流子的分离,增强光电流响应强度,从而提高光催化活性。拟合结果表明,采用介孔生物质基活性炭负载TiO_2对亚甲基蓝的光催化反应可用伪一级动力学方程较好表示。     

复合TiO_2-SiO_2光催化剂的制备及性能研究

以SiO_2气凝胶为载体,采用溶胶凝胶法制备出复合TiO_2-SiO_2光催化剂。通过扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射图谱和比表面积测定等分析手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,TiO_2微粒均匀搭载在SiO_2气凝胶的表面,复合光催化剂具有丰富的空间孔结构和良好的比表面积。在单因素实验和响应面优化实验基础上得出制备复合光催化剂的最佳工艺条件为:正硅酸乙酯(TEOS)和水的用量比(V/V)为4∶1,悬浮液中TiO_2的浓度为2.21 g/L,溶胶凝胶时间为3.11 d;最优工艺条件下制备的复合光催化剂对10 mg/L的亚甲基蓝溶液进行24 h降解处理,去除率达到99.1%。     

松子壳热解炭活化特性研究

以松子壳为原料,采用常规热解法得到松子壳炭,利用水蒸气活化的方法制备了微孔率较高的活性炭,并测定其吸附能力。利用红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、扫描电镜(SEM)对热解炭及相应活性炭进行了表征。最佳活化工艺为活化温度850℃,活化时间60 min,水蒸气流量0.3 g/min。在该条件下松子壳活性炭得率为34%,亚甲基蓝吸附值为186 mg/g,碘吸附值为1 097 mg/g,比表面积为1 094.895 m2/g,平均孔径为3.95nm。微观结构分析表明,热解炭已经具备一定的孔隙结构,活化过程中活化剂能够有效去除堵塞热解炭孔隙的杂质和不定型炭,形成丰富的微孔结构和少量的介孔、大孔。该研究为松子壳活性炭的制备提供了理论依据。     

熔盐热裂解水稻秸秆制备活性炭及其吸附性能

以ZnCl2-KCl混合熔盐(ZnCl2和KCl的物质的量之比为7∶6)热裂解水稻秸秆并进一步用ZnCl2活化热裂解残炭得到活性炭,考察热裂解温度、N2流量、活化时间、活化温度、盐炭比和原料粒径等因素对制备活性炭的得率和吸附性能的影响。结果表明:试验条件下活性炭得率变化不大,均大于30%,但其碘吸附值、亚甲基蓝吸附值则变化明显;450℃、N2流量为150Lh是较佳热裂解条件。活化过程中,活化温度、活化时间和盐炭质量比均对活性炭的吸附性能存在影响,影响程度依次减小,最佳活化条件为活化温度600℃、活化时间1h、活化盐炭质量比3;在20~100目范围内,随着原料粒径的减小,相同条件下制得的活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均增大。最优试验条件下所制备活性炭的亚甲基蓝吸附值为118.31mg/g,碘吸附值为721.42mgg,比表面积为1675.9m2g。     

典型种类活性炭吸附二恶英影响因素实验研究

采用稳定的二恶英发生源系统,对4种典型的商用活性炭进行了二恶英的吸附实验。研究了活性炭的比表面积、孔径分布、碘值、亚甲基蓝值等物化特性对二恶英吸附的影响。结果表明,活性炭的比表面积、碘值、亚甲基蓝值并不能直接反映活性炭对二恶英的吸附能力;活性炭在吸附气相二恶英时并无明显的选择性,选择性吸附与活性炭的吸附方式有关;作为吸附二恶英的活性炭需具备丰富的2～20 nm段的孔径分布,同时需要适量的大孔分布。     

橡木锯屑制备直接碳燃料电池活性炭

以橡木锯木屑为原料,K2CO3为研究活化剂,采用化学活化法制备DCFC用活性炭,着重考察了碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭的比表面积、孔隙率的影响,同时采用HNO3浸渍对活性炭表面进行改性及镍负载对活性炭导电性能进行改善。研究结果表明:当碱炭比为1、活化温度为900℃、活化时间为120min时,活性炭比表面积达1240m2/g,孔容积为0.768m3/g;镍负载后的活性炭体积电阻率明显下降;HNO3浸渍后,活性炭表面含氧官能团增多,灰分明显减少,但比表面积有一定下降,而体积电阻率增加明显。     

不同形貌银负载TiO2的制备及其光催化性能研究

利用液相化学还原法和溶胶-凝胶法同步进行的方法,制备得到不同形貌的银颗粒及银颗粒负载的TiO_2复合材料。银的负载提高了TiO_2的光吸收性能,但对TiO_2的晶体结构影响不大,TiO_2仍然保持锐钛矿相结构;XPS结果显示,负载的银主要以零价态形式存在于TiO_2的表面。在紫外光照下,对染料罗丹明B和亚甲基兰进行光催化降解性能测试,结果表明,负载银后,TiO_2的光催化活性明显提高。其中,球形银负载的Ag@TiO_2复合催化剂活性最好。     

高中孔率木质素基活性炭的制备及表征

以秸秆木质素为原料,ZnCl_2为活化剂,将两者干法混合均匀后活化制备木质素基活性炭。通过单因素实验和Box-Behnken响应面实验得到高中孔率木质素基活性炭的最佳制备工艺条件为:盐料比1.5∶1,活化温度850℃,活化时间为60 min。该条件可使活性炭亚甲基蓝吸附值达到423.6 mg/g,比表面积达1224.38 m~2/g,平均孔径17.13 nm,总孔容2.165 cm~3/g,中孔孔容1.587 cm~3/g,中孔率达73.3%。     

伊红-Y敏化TiO2的制备及其可见光下光催化制氢性能

采用溶胶-凝胶法在不同温度煅烧制得TiO_2,光还原沉积法进行载铂,浸渍法使伊红-Y负载在Pt-TiO_2表面,制得系列染料敏化的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化剂。以可见光光催化制氢为探针反应考察了制备的催化剂的活性,发现350℃煅烧的Eosin Y-Pt-TiO_2可见光光催化活性最好。通过XRD、BET、FT-IR、UV-Vis漫反射等手段对样品进行了表征,发现伊红-Y的敏化扩展了TiO_2的可见光响应范围,使其在400～600nm有很强的吸收峰;随着TiO_2煅烧温度的降低,比表面积不断增大,表面羟基的数量也增加,吸附伊红-Y的量也不断增加,因此Eosin Y-Pt- TiO_2可见光光催化活性也相应提高。     

中药材废渣制备活性炭的初步实验研究

采用化学活化法以中药材废渣为原料、磷酸为活化剂,考察磷酸浓度、浸渍比、活化温度、活化时间等因素对活性炭产品吸附性能的影响,以活性炭产率和亚甲基蓝的脱色率为活性炭性能指标,通过活化剂与制备条件的变化探求中药材废渣制备活性炭的潜能与最佳制备工艺,为下一步利用打下基础。研究表明:在磷酸浓度为70%,浸渍比为1∶2.5(质量比),活化温度为450℃,活化时间为45min下制备活性炭,其产率为48.3%,亚甲基蓝脱色率最高达99.4%。对制备的活性炭产品进行表面形态分析、热稳定性分析、再生性能分析,结果表明中药材废渣制备的活性炭具有较复杂的网络孔隙结构、较好的热稳定性和再生能力。