TiO2光催化降解胸腺嘧啶的动力学和机理

考察了用于降解来自嘧啶家族的一种核酸—胸腺嘧啶(C5H6N2O2)的高级氧化过程。结果发现,在光催化剂TiO2作用下,胸腺嘧啶的光降解进行得很快,且在紫外光照射和水溶液中时更为明显。研究了胸腺嘧啶在TiO2催化剂上的吸附、降解动力学、以及pH值对光催化降解胸腺嘧啶性能的影响。另外,考察了胸腺嘧啶降解产物的矿化;比较和讨论了在光催化过程中胸腺嘧啶的消失和矿化速率。同时还研究了氮的矿化,确立了中间产物的识别方法。最后,采用电子密度计算提出了在紫外光照射下TiO2催化剂上胸腺嘧啶降解的可能化学途径。     

甲基叔丁基醚光催化降解的反应历程

以自制的TiO2为催化剂,在间歇式光催化反应装置中考察了水中甲基叔丁基醚的光催化降解反应.结果表明,水中MTBE在TiO2催化剂、氧气和紫外光照射的条件下能被光催化转化成无毒产物并最终被矿化.MTBE光催化降解过程中产生的主要中间产物有甲酸叔丁酯、叔丁醇和丙酮,尽管降解速率不同,它们也都能被光催化降解.通过对反应物、中间物及产物的追踪分析,认为MTBE的光催化降解首先是通过羟基化过程来进行,进而提出MTBE光催化降解的可能反应历程.     

真空离子溅射法制备TiO2∶Au复合纳米纤维新型光催化剂及其 降解乙醛性能研究

采用静电纺丝技术与真空离子溅射相结合的方法制备了TiO2∶Au复合纳米纤维, 并采用SEM和X射线电子能谱仪对其进行了表征. 结果表明TiO2∶Au纳米纤维的表面形态能通过Au沉积时间得到很好的控制. 同时在紫外光照射下采用乙醛体系考察了TiO2纳米纤维和TiO2∶Au复合纳米纤维催化剂降解乙醛性能, 结果证明TiO2∶Au复合纳米纤维具有更好的催化效率, 紫外光照射70 min后乙醛被完全降解.     

真空离子溅射法制备TiO2:Au复合纳米纤维新型光催化剂及其降解乙醛性能研究

采用静电纺丝技术与真空离子溅射相结合的方法制备了TiO2∶Au复合纳米纤维,并采用SEM和X射线电子能谱仪对其进行了表征.结果表明TiO2∶Au纳米纤维的表面形态能通过Au沉积时间得到很好的控制.同时在紫外光照射下采用乙醛体系考察了TiO2纳米纤维和TiO2∶Au复合纳米纤维催化剂降解乙醛性能,结果证明TiO2∶Au复合纳米纤维具有更好的催化效率,紫外光照射70min后乙醛被完全降解.     

TiO2/膨润土光催化降解有机污染物

用溶胶-凝胶法制备了一系列TiO2/膨润土光催化剂(不同负载量和不同焙烧温度), 以罗丹明B(RhB)为模型化合物, 通过测定染料吸光度和体系化学需氧量(COD)变化, 来研究它们在紫外光照射下降解有机污染物的性能. 评价结果表明, 负载量为50%和焙烧温度为400 ℃的催化剂Ti400样品降解RhB活性较好, 虽然其矿化活性略小于P25(光照4 h P25的COD变化为99.7%, 400 ℃焙烧的TiO2/膨润土催化剂Ti400的COD变化为97.0%), 但是TiO2/膨润土催化剂更易于回收再利用. 用Ti400做催化剂降解RhB, 连续循环使用7次, 其催化活性基本不变. 用XRD、BET和紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)等方法对这些催化剂进行了表征. 表征结果表明催化剂比表面积大有利于催化活性的提高.     

SnO_2/TiO_2纳米管复合光催化剂的性能及失活再生

基于微波水热法和微乳液法合成SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂.通过X射线衍射(XRD)、配有能量色散X射线光谱仪(EDX)的透射电镜(TEM)和电化学手段对光催化剂进行表征.以甲苯为模型污染物,考察光催化剂在紫外光(UV)和真空远紫外光(VUV)下的性能及失活再生.结果表明,SnO2/TiO2纳米管复合光催化剂形成三元异质结(锐钛矿相TiO2(A-TiO2)/金红石相TiO2(R-TiO2)、A-TiO2/SnO2和R-TiO2/SnO2异质结),促使光生电子-空穴对的有效分离,提高光催化活性.SnO2/TiO2表现出最佳的光催化性能,UV和VUV条件下的甲苯降解率均达100%,CO2生成速率(k2)均为P25的3倍左右.但由于UV光照矿化能力不足,中间产物易在催化剂表面累积.随着UV光照时间的增加,SnO2/TiO2逐渐失活,20 h后k2由138.5 mg·m-3·h-1下降到76.1 mg·m-3·h-1.利用VUV再生失活的SnO2/TiO2,过程中产生的·OH、O2-·、O(1D)、O(3P)、O3等活性物质可氧化吸附于催化剂活性位的难降解中间产物,使催化剂得以再生,12 h后k2恢复到143.6 mg·m-3·h-1.UV和VUV的协同效应使UV降解耦合VUV再生成为一种可持续的光催化降解污染物模式.     

碳含量对C/TiO2复合材料光催化活性的影响

 通过热解单层分散在TiO2表面的蔗糖制得了碳均匀覆盖的C/TiO2复合材料,并采用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和N2物理吸附等方法对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝和罗丹明B为模型化合物评价了C/TiO2复合材料在紫外和可见光照射下的光催化性能,考察了碳含量对催化活性的影响. 结果表明,光源不同,污染物不同,碳含量不同对催化活性的影响均不相同. 对于考察的三个碳含量的C/TiO2催化剂,在紫外光照射下,前驱体中蔗糖/氧化钛质量比为0.1时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝的活性最高,蔗糖/氧化钛质量比为0.2时制得的C/TiO2光催化降解罗丹明B的活性最高; 在可见光照射下,蔗糖/氧化钛质量比为0.05时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B的活性都最高.     

掺氮二氧化钛可见光照射降解微囊藻毒素-LR

采用溶胶凝胶法制备了N掺杂TiO2(N-TiO2)纳米粉体光催化剂,利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见反射光谱及透射电镜(TEM)分析测定,对光催化剂N/TiO2进行了结构表征.发现N掺杂TiO2相对纯TiO2禁带宽度变窄,可见光区有明显吸收.在可见光照射下,利用纳米N/TiO2作为光催化剂降解微囊藻毒素(Microcystin-LR,MC-LR),通过高效液相色谱仪(HPLC)跟踪检测降解过程MC-LR浓度变化,液质联用仪(LC-MS)检测MC-LR降解中间产物变化.利用电子自旋共振法(ESR)及过氧化物酶催化氧化方法跟踪定性定量测定光催化过程中氧化物种的种类变化.采用总有机碳(TOC)测定仪测定了MC-LR光催化深度氧化矿化效果.结果表明,可见光(λ420nm)照射可有效激发光催化剂N-TiO2活化分子氧降解MC-LR,在反应条件下,光催化反应14h,MC-LR降解率达到100%,20h矿化率达到59%.其光催化反应体系中氧化物种主要为羟基自由基(·OH).质谱检测到13种降解产物,主要反应机理为光催化反应产生·OH进攻MC-LR结构四个易氧化部位,以及一些氨基酸之间的肽键的水解.     

中孔石墨碳负载TiO2复合材料光催化降解罗丹明B和苯酚

以26nm单分散的SiO2球为模板,苯乙烯为碳源,Ni为催化剂,在950℃合成了比表面积为298.2m2/g的中孔石墨碳材料.采用粉末X射线衍射、低温N2吸附、热重分析和透射电镜等对碳材料进行了结构表征.结果发现,通过Ni的催化作用,可在较低温度下得到高度石墨化的中孔碳材料.采用溶胶-凝胶法将TiO2负载在中孔石墨碳材料上,形成TiO2/石墨碳复合材料.以罗丹明B和苯酚的光催化降解为探针反应,考察了TiO2/石墨碳复合材料的光催化降解活性.结果表明,在紫外光照射下,罗丹明B和苯酚在该复合材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学,复合材料对罗丹明B和苯酚的光催化降解活性明显高于相同条件下制备的纯锐钛矿型TiO2.     

TiO2/BiNbO4复合光催化剂的制备及降解气相苯性能

采用固相反应法制备出BiNbO4,将其与TiO2耦合,得到TiO2/BiNbO4复合光催化剂。考察了催化剂在紫外光照射下催化降解气相苯的活性。结果表明,TiO2与BiNbO4耦合后催化活性明显提高,其中36%TiO2/BiNbO4紫外光照5 h对苯的降解率是P-25的3.7倍。紫外-可见漫反射谱(UV-Vis DRS)、XRD、XPS和低温氮吸附-脱附等表征结果表明TiO2与BiNbO4的能级匹配,二者之间存在能带协同效应。耦合后的TiO2/BiNbO4的光生电子和空穴能有效分离,从而提高了催化剂催化活性。     

包覆型磁性二氧化钛的制备及其光催化性能的研究

采用表面改性的方法分别制备了两种核-壳和核-壳-壳式结构的TiO2/γ-Fe2O3,TiO2/S iO2/γ-Fe2O3包覆型磁性二氧化钛.用XRD、TG-DTA、TEM、BET、和IR等手段对样品进行了结构表征,并研究了它们在紫外光照射下对甲基橙的降解性能.结果表明,在紫外光的照射下,包覆型磁性二氧化钛可有效地降解甲基橙;TiO2/S iO2/γ-Fe2O3的光催化活性优于TiO2/γ-Fe2O3,前者在循环使用三次后降解率仍不低于95%.     

The Study on the Synthesis of Rosuvastatin Intermediate via DDQ/TBN Catalyzed Aerobic Oxidative Aromatization

以DDQ和TBN为催化剂,氧气为氧源,研究了罗素伐他汀母核合成过程中从多取代二氢嘧啶（I）转化为相应的嘧啶中间体（II）的氧化芳构化反应.考察了反应温度,反应溶剂及催化剂用量对氧化芳构化反应的影响.优化实验结果表明,以2%的DDQ及10%TBN为催化剂,氧气为氧源,在甲苯中60℃反应24 h,多取代二氢嘧啶完全转化,获得高选择性的氧化芳构化产物嘧啶中间体（II）.在50 mmol规模的氧化芳构化反应的实验中获得了98.8%的分离收率,反应的后处理方便简洁.     

Ti基电极上光化学沉积Hg用于吸附溶出伏安法测定磺胺嘧啶

该研究发现采用紫外光照射钛电极表面氧化钛层能够光催化还原Hg2+生成Hg微粒,在Ti基电极上光化学沉积Hg比电化学沉积Hg对磺胺嘧啶具有更强的吸附作用,基于光化学沉积Hg/Ti电极建立了一种吸附溶出伏安法测定磺胺嘧啶的方法.详细考察了溶液pH值、吸附富集时间、溶出起始电位、扫描速率等对测定的影响.结果表明,在pH 2.0 的B-R缓冲溶液中,磺胺嘧啶在0.48 V左右处产生1个灵敏的氧化峰,其峰电流与磺胺嘧啶的浓度在1.2×10-8～1×10-6 mol/L范围内呈良好的线性关系(r=0.997 2),检出限达4.35 nmol/L.     

增强光催化活性的3D分级结构Bi2WO6微球及表面酸性

以KNO3为矿化剂,用水热法制备了3D分级结构Bi2WO6微球,通过XRD、SEM、BET对产物进行了表征.探讨了3D分级结构Bi2WO6微球可能的形成机理.以罗丹明B为模型污染物,研究了合成产物的光催化性质.结果表明:在紫外光下,RhB的降解以共轭结构断裂的光催化反应为主;而在可见光照射下,RhB的降解可能是光催化和光敏化共同作用的结果.进一步以吡啶为探针分子,通过吸附吡啶红外光谱探讨了Bi2WO6表面酸性与光催化降解RhB之间的关系.研究显示,Bi2WO6具有较强的表面酸性,增强了Bi2WO6与RhB分子之间吸附作用,有利于染料分子上的电子跃迁至催化剂上,易于发生光敏化和光催化反应.     

负载型TiO2/SBA-15的制备及其光催化还原CO2性能

以羧基改性的SBA-15(COOH/SBA-15)和钛酸四丁酯(TB)为原料,利用COOH/SBA-15表面上高分散的大量羧基将TB锚定,通过溶剂热处理得到高分散负载型TiO2/SBA-15催化剂.产物经XRD,Raman,FT-IR,TEM,N2吸脱附和UV-Vis表征,结果显示:所制备的TiO2/SBA-15催化剂为比表面大、结晶度较高的锐钛矿TiO2,TiO2均匀分散于SBA-15表面,此外,COOH/SBA-15有效抑制了TiO2晶粒的长大.以光催化还原CO2为探针反应,考察了TiO2/SBA-15催化剂在紫外光照射下的光催化性能.结果表明:相比于后处理浸渍法制备的光催化剂,本文制备的TiO2/SBA-15催化剂表现出了高的光催化还原CO2活性,主要产物为甲醇,且TiO2最佳负载量为16.5%,并对相关反应机理做了探讨.     

TiO2/BixTiyOz气相光催化降解苯的动力学模型及反应机理

在密闭不锈钢反应器内考察了TiO2/BixTjyOz催化剂气相光催化降解苯的性能.结果表明,TiO2负载于Bi12TiO20,Bi2Ti2O7和Bi4Ti3O12上制成的催化剂,光催化活性得到很人的提高,TiO2最佳负载量为2.0%;其中,TiO2/Bi12TiO20的光催化活性最高,苯最高转化率是纯TiO2的2倍,催化剂使用寿命也延长了1倍.在本文实验条件下,TiO2/Bi12TiO20上苯气相光催化降解符合Lang-muir-Hinshelwood动力学模型,光催化反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.006 4mg/(L·min)和9.670 2L/mg.采用红外光谱对失活的催化剂进行表征,结果表明催化剂表面出现了羰基与羟基等的振动峰,同时检测到主要的中间产物是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚,它吸附在催化剂表面活性化上而导致催化剂失活.最后推测了苯在催化剂表面气相光催化降解的反应机理.     

微波助离子液体中锌和氮共掺杂TiO2催化剂的制备及微波强化光催化氧化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim]PF6）离子液体介质中,采用微波干燥的方法制备了锌和氮共掺杂的TiO2催化剂TiO2-Zn-N,分别采用IR、XRD、SEM、BET对催化剂结构进行了测试和表征。室温条件下,以甲基橙和苯酚溶液为模拟污染物,在微波超声波组合催化合成仪中,分别利用微波辐射（MW）、紫外光照（UV）、微波辐射-紫外光照（MW-UV）和太阳光照射（SL）等降解方式,着重考察了制备条件对TiO2-Zn-N光催化活性的影响。结果表明,在离子液体用量为5.6 mL、Zn掺杂量n(Zn)/n(Ti)=0.015:1、N掺杂量n(N)/n(Ti)=4:1、微波干燥功率350 W、微波干燥时间20 min、煅烧温度700 ℃、煅烧时间2 h的条件下所制得的TiO2-Zn-N催化剂具有较高的光催化活性;在MW、UV、MW-UV和SL四种降解条件下,TiO2-Zn-N对甲基橙的降解率分别为29.6%、95.4%、99.2%和79.2%;并且在前三种降解条件下,甲基橙降解率始终是：MW-UV> UV> MW。这表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化催化剂降解甲基橙的作用。     

纳米TiO2低温制备及光催化降解有毒有机污染物

通过设计不同的实验方案低温（180℃）制备得到纳米TiO2,并在紫外光（λ≤387nm）照射下利用有机染料罗丹明B（Rhodamine B,RhB）光催化降解为探针反应,以有机污染物降解活性最佳为目的,优选低温制备得到纳米TiO2最佳方案．结果表明以Ti（SO4）2为原料,在低温条件下通过蒸汽热法制得TiO2为最佳方案．对制备高催化活性的纳米TiO2利用透射电子显微镜（TEM）,X射线衍射仪（XRD）对其进行了物理特性及光化学性质的初步表征,探讨了纳米TiO2制备时反应温度和反应时间对其粒径大小、晶型转变以及光催化活性的影响．实验结果表明：在以紫外光（λ≤387nm）照射下的探针反应有良好的光催化降解效果为条件,优选低温制备得到纳米TiO2最佳反应温度为180℃,最佳反应时间为12h．通过紫外-可见光谱（UV—vis）、红外光谱（FTIR）和总有机碳（TOC）的测定分析,发现UV／TiO2体系在pH=3．00的条件下,能使RhB发生有效的降解和矿化,矿化率达到93．2％．     

TiO2/Mo-TiO2 的制备、表征和光催化活性

 采用溶胶-凝胶法制备了掺 Mo 的 TiO2 粉末, 再由其制得 TiO2/Mo-TiO2 复合物光催化剂. 使用 X 射线光电子能谱、X 射线衍射、透射电镜、N2 吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等手段对催化剂进行了表征. 在紫外光照射下, 以甲基橙溶液降解为探针反应, 研究了 Mo 掺杂量对样品光催化活性的影响. 结果表明, Mo-TiO2 催化剂的活性不如纯 TiO2, 这是因为 Mo 离子促进了光生载流子的复合; 而带有 n-n 异质结半导体结构的 TiO2/Mo-TiO2 复合催化剂具有比纯 TiO2 和 Mo-TiO2 催化剂更高的光催化活性. 当 Mo 掺杂摩尔分数为 2%, TiO2:Mo-TiO2 质量比为 10:1 时, 活性是纯 TiO2 的 1.57 倍.     

TiO2对流感病毒(H1N1)灭活作用的研究

利用滴度测定和透射电镜观察研究了365 nm的紫外光照射下TiO2对流感病毒(H1N1)的灭活性能, 并结合催化剂样品的XRD分析、 N2气吸附性能测定及其在实验条件下的表面Zeta电势的测量结果, 探讨了催化剂用量、 焙烧温度、 比表面积以及表面电性与灭活性能的关系. 研究结果表明, 400 ℃时焙烧的TiO2对H1N1的灭活性最好; TiO2的表面电性对灭活性有显著影响; TiO2对H1N1的光催化灭活作用首先发生在H1N1的纤突部分, 纤突部分的破坏导致H1N1的失活, 分解直至矿化.