g-C3N4-TiO2光催化电极耦合生物产电阳极还原硝酸根

以g-C₃N₄-TiO₂为光催化阴极,耦合生物阳极进行光催化还原硝酸盐研究。考察了空穴清除剂、曝气条件、生物阳极对光催化还原硝酸盐的影响,并对还原机理进行分析。结果表明在曝氮气、有生物阳极时硝酸盐去除效果最好,空穴清除剂对硝酸盐还原影响较小。反应210 min后硝酸盐去除率为72.57%,副产物亚硝酸盐浓度为0.31 mg·L^-1,氨氮未检出。经重复实验后,负载的催化剂不脱落,催化剂活性基本不变,可重复使用。     

甲酸存在下硝酸根在二氧化钛表面光催化还原成氨

用甲酸作空穴清除剂,研究了ＴｉＯ２水悬浮体系中硝酸根光催化还原氨的反应。与草酸作空穴清除剂相比,甲酸加速硝酸根的还原更显著。研究了硝酸根和甲酸根的浓度效应及ｐＨ效应。实验结果表明,硝酸根在ＴｉＯ２表面的吸附是加附是加速该光催化还原反应的重要因素。     

半导体光催化分解水的析氢效率研究

光催化水制氢是太阳能向氢能转化的有效途径,在清洁能源利用方面具有较大的潜力。光催化产氢过程主要包括光生电子和空穴对的产生、迁移以及在表面活性位点的氧化还原反应,在此过程中由于电子-空穴对的复合以及催化剂的结构和表面活性位点的局限,导致电子和空穴不能完全迁移到催化剂表面并参与氧化还原反应,从而降低了析氢效率。因此本文以抑制光生电子-空穴对复合及增加表面活性位点为目的,从调控催化剂微观特性和外在属性两方面入手,分析总结了目前常见的半导体催化剂粒径、形貌、晶面、表面活性位点调控手段以及异质结构建和助催化剂负载的方法,探究了上述因素对催化剂析氢效率的影响途径和方式,从中归纳出提升析氢效率的办法。最后对光催化制氢的未来研究方向进行了展望,希望以此为光催化产氢效率的提高提供借鉴。     

纳米TiO2-有机物体系光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

研究了Cr(Ⅵ）在纳米TiO2-有机物体系中的光催化还原效果，考察了起始浓度，pH值，催化剂投加量、温度，共存有机物等因素对Cr(Ⅵ）光解速率的影响，揭示了Cr(Ⅵ）多相光催化还原反应的特点，反应过程符合一级动力学规律，酸性条件最有利于Cr(Ⅵ）的还原，在低光强下增加温度可以适当提高Cr(Ⅵ）的还原速率，催化剂的投加量存在一最佳值，溶液中有机物的存在可以作为光生空穴的捕获剂而提高Cr(Ⅵ）的光催化还原效率。     

TiO2纳米管阵列覆盖Si薄膜光催化还原CO2性能的研究

本工作采用CVD法在阳极氧化TiO2纳米管阵列膜表面沉积一层非晶Si膜,通过退火后得到晶化了的Si膜/TiO2纳米管阵列的复合结构,并初步就其光催化还原CO2制备碳氢化合物的活性进行研究。拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)等微结构表征结果表明所制备的TiO2纳米管阵列的厚度为270 nm左右,管直径约为70 nm,管壁厚度约为16 nm。覆盖的Si膜已晶化,其厚度约为300 nm。通过高效液相色谱(HPLC)及总有机碳(TOC)来检测光催化还原液相产物中的甲酸及总有机碳含量,发现负载Si膜后的TiO2纳米管阵列光催化性能有所提高,在装有400cut滤光片氙灯照射2 h下TOC含量从21.2 mg.L-1增长到29.5 mg.L-1,表明Si与TiO2的复合可有效的提高光催化还原CO2的活性,这可能与该异质结结构可增加对光的吸收并且可降低光生空穴-电子对复合有关。光催化循环实验表明所制得的催化剂在循环5次后仍可保持91.6%的催化活性。     

异质结型AgBr/CuO光催化剂的合成、 光催化活性及再生

采用沉淀法制备了具有p-n异质结结构的AgBr/CuO可见光催化剂, 对其结构进行了表征, 通过甲基橙溶液的降解率评价了AgBr/CuO的光催化活性, 并通过活性物种测试及能带结构分析推测了其光催化机理, 采用3%(质量分数)溴水对使用后的AgBr/CuO进行了再生处理. 结果表明, 在可见光照射下, 0.1 g AgBr/CuO光催化剂30 min对甲基橙溶液(初始浓度为15 mg/L)的降解率高达92%, 远高于同等条件下的AgBr. AgBr/CuO光催化活性提高的原因是AgBr与CuO的复合一方面使催化剂的禁带宽度变宽, 提高了光生电子与光生空穴的氧化还原能力; 另一方面, 在两者之间形成了p-n型异质结结构, 有利于光生电子的转移及光生电子与空穴的分离. 采用绿色环保的溴水再生法可显著恢复催化剂的光催化活性.     

异质结型AgBr/CuO光催化剂的合成、光崔化活性及再生

采用沉淀法制备了具有p-n异质结结构的AgBr/CuO可见光催化剂,对其结构进行了表征,通过甲基橙溶液的降解率评价了AgBr/CuO的光催化活性,并通过活性物种测试及能带结构分析推测了其光催化机理,采用3％(质量分数)溴水对使用后的AgBr/CuO进行了再生处理.结果表明,在可见光照射下,0.1gAgBr/CuO光催化剂30 min对甲基橙溶液(初始浓度为15 mg/L)的降解率高达92％,远高于同等条件下的AgBr.AgBr/CuO光催化活性提高的原因是AgBr与CuO的复合一方面使催化剂的禁带宽度变宽,提高了光生电子与光生空穴的氧化还原能力;另一方面,在两者之间形成了p-n型异质结结构,有利于光生电子的转移及光生电子与空穴的分离.采用绿色环保的溴水再生法可显著恢复催化剂的光催化活性.     

以尿素为氮源制备氮改性二氧化钛及其改性机理

以钛酸丁酯为前驱体,以尿素为氮源,采用改进溶胶-凝胶法制备了不同N含量的改性TiO2光催化剂(N-TiO2).以重铬酸钾为目标污染物,以甲酸为空穴捕获剂,评价了可见光下该催化剂的催化还原活性.结果表明,N-TiO2催化剂活性明显高于未改性催化剂,当催化剂中N/Ti摩尔比为10%、焙烧温度为400℃时,其光催化还原活性最...     

光激发电荷在光催化氧化还原反应中的全利用（英文）

光催化转化CO₂为碳氢燃料，分解水产氢，选择性有机合成，还原N₂为NH₃，降解毒害的有机污染物等对解决能源环境问题有重要意义。早在1972年，研究者利用TiO₂通过光催化实现了全面分解水产氢和产氧。由于低的可见光利用率，严重的载流子复合和过高的水氧化能垒导致光催化全面水分解的效率极低。由于氢相对于氧更具有经济价值，因此牺牲剂辅助的光催化产氢被大量研究。由于牺牲剂可以快速的消耗光生空穴，有效降低了氧化端的能垒，光催化产氢的效率相比于光催化水分解的效率提高了3–4个量级。然而，牺牲剂的使用不仅导致了光生空穴的浪费，成本的提高，还导致了潜在的环境问题。近些年，研究者通过将光催化还原反应和光催化氧化反应结合在一起实现了电子空穴的全面利用，并改进了氧化和还原的效率。同时，电子空穴的全面利用也有效的促进了电荷的分离并提高了催化剂的稳定性。然而，由于全面氧化还原的设计难度大，反应过程复杂，因此光催化全面氧化还原的机理尚不够明确，仍然需要大量的探索。在这篇综述中，首先从光捕获、光激发电荷分离、氧化还原反应的热力学和...     

新型光催化还原净水材料可除致癌离子

<正>为了提升光催化还原反应的效率,通常需要在反应体系中加入空穴牺牲剂来消耗光生空穴,从而避免光生空穴对还原反应的影响。但这种方法增加了处理成本,容易造成水体的二次污染,不适用于饮用水处理。贵金属/过渡金属具有较高的功函数,与光催化材料结合形成异质结,能够捕获光生电子,增强光生电子与空穴的     

Ag/TiO2光催化还原硝酸氮

利用化学还原法制备不同Ag掺杂量TiO₂纳米催化剂,采用TEM、XRD、XRF和UV-Vis对催化剂进行表征。考察了催化剂在紫外光(254 nm)和可见光照射下还原初始浓度100 mgN·L^-1水相硝酸氮的活性和效果。重点考察了紫外光照射下Ag掺杂量、不同空穴捕获剂(甲酸、甲醇、乙酸、乙醇、草酸、草酸钠等)及甲酸浓度对硝酸氮还原的影响;对硝酸氮转化率和总氮去除率、形成亚硝酸氮、氨氮浓度及氮气选择性的影响。甲酸浓度为0.030 mol·L^-1、Ag掺杂量为1.0wt%时催化剂效果最佳。此时,硝酸氮、总氮的转化率分别为98.43%、78.13%;亚硝酸氮浓度为零,转化的硝酸氮中只有20.76%转化为氨氮,氮气选择性为79.24%。可见光下进行光催化还原反应时,硝酸氮转化率仅37.98%,但氮气的选择性较高。     

Pt/TiO2光催化氧化还原耦合反应脱除水中无机氮

本文采用光催化还原法制备了高活性的载铂二氧化钛光催化剂，并用XRF、TEM、XRD对样品进行了表征，考察了pH值、负载Pt的含量、Fe²⁺的添加及保护气的种类等反应条件对该催化剂活性的影响。结果表明：碱性条件下利于氨氮、亚硝酸氮的耦合脱氮反应，载铂量0.5%时去除效果最佳，Fe²⁺的加入利于光催化反应，氮气保护下催化剂反应活性更高。     

Ag2O-Bi2MoO6:制备及光催化降解富里酸

以钼酸铵、硝酸铋和硝酸银为原料, 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为辅助活性剂, 采用水热法合成了Ag₂O-Bi₂MoO₆光催化剂。用X射线粉末衍射、扫描电镜及紫外-可见吸收光谱等进行表征, 并对水中天然有机物富里酸进行了光催化氧化研究。结果表明:未掺杂钼酸铋表面平滑, Ag₂O-Bi₂MoO₆表面有明显的小块颗粒存在, 分布集中, 且其XRD图出现Ag₂O的衍射峰。与未掺杂样品相比, 掺杂Ag₂O后Bi₂MoO₆的可见光催化活性提高, 当掺银量为1.5%时活性最高。实验最佳催化剂浓度为0.6 g·L^-1, 在溶液pH值减小、富里酸初始浓度减小时有助于富里酸的去除。富里酸降解过程符合一级反应动力学方程, 拟合方程为y=-0.019 5x。对富里酸降解产物进行发光菌生物毒性测试, 发现光催化2 h后降解产物比处理前毒性降低约90%。     

Characterization of dry tube location in KAMINI reactor towards the development of k0-based IM-NAA

Polycarboxylic acid acts as hole scavenger and chelating agent, which is essential for the photocatalytic removal of multivalent metal ions. The photocatalytic uranium removal, role of chelating hole scavenger citric acid (CA), and removal mechanism were investigated in a TiO₂ suspension system. The results show that chelating agent CA is an efficient hole scavenger. The maximum removal efficiency of U(VI) reaches up to 98.6%. The uranium-bearing precipitates contains Na[(UO₂)(Cit)], UO₂, or UO₄·2H₂O. The mechanisms for the photocatalytic removal of U(VI) and the role of CA are discussed. These results suggest that proper chelating hole scavengers can promote and regulate the photocatalytic removal of multivalent metal ions.

     

Ag2O-Bi2MoO6:制备及光催化降解富里酸

以钼酸铵、硝酸铋和硝酸银为原料,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为辅助活性剂,采用水热法合成了Ag₂O-Bi₂MoO₆光催化剂。用X射线粉末衍射、扫描电镜及紫外-可见吸收光谱等进行表征,并对水中天然有机物富里酸进行了光催化氧化研究。结果表明:未掺杂钼酸铋表面平滑,Ag₂O-Bi₂MoO₆表面有明显的小块颗粒存在,分布集中,且其XRD图出现Ag₂O的衍射峰。与未掺杂样品相比,掺杂Ag₂O后Bi₂MoO₆的可见光催化活性提高,当掺银量为1.5%时活性最高。实验最佳催化剂浓度为0.6g·L^-1,在溶液pH值减小、富里酸初始浓度减小时有助于富里酸的去除。富里酸降解过程符合一级反应动力学方程,拟合方程为y=-0.0195x。对富里酸降解产物进行发光菌生物毒性测试,发现光催化2h后降解产物比处理前毒性降低约90%。     

Photocatalytic Reduction of Nitrobenzene by Titanium Dioxide Powder

The feasibility of photocatalytic reduction of nitrobenzene using titanium dioxide powder as photocatalyst, under the protection of nitrogen and presence of hole scavenger conditions, was studied. Effects of the illumination time, amount of catalyst and sorts of solvent on the photocatalytic reduction of nitrobenzene were investigated, respectively. The results showed that, for the photocatalytic reduction of nitrobenzene, aniline was the main product. When the illumination time was 6 h, 8.15×10^?4 mol/L of nitrobenzene could be photocatalytically reduced completely, with the yield of aniline being 88.5%. The optimum amount of TiO₂ used was 4.0 g/L, the optimum initial pH value of reaction solution was 4.0 and the best solvent was methanol. The kinetics and mechanisms of the photocatalytic reduction of nitrobenzene were also discussed.     

中空管状g-C3N4/Ag3PO4复合催化剂的制备及其可见光催化性能

采用化学沉淀法制备中空管状 g-C₃N₄/Ag₃PO₄复合催化剂。通过 X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱对其结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明：Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地分散在中空管状g-C₃N₄表面,两者紧密结合形成异质结。研究复合催化剂在可见光照射下降解盐酸四环素(TC)的光催化活性。结果显示：复合催化剂在80 min内对TC的降解率为98%,其降解反应速率常数是纯相Ag₃PO₄的3倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于TC的降解率仍保持87%,具有优良的循环稳定性。捕获实验表明空穴(h⁺)和超氧负离子(·O₂^ˉ)是光催化反应过程中的主要活性物种。根据能带理论,提出了复合催化剂异质结的Z型光催化机理。     

Photocatalytic reduction of nitrate over TiO2 and Ag-modified TiO2

This research work presents the efficiency of the TiO₂ and Ag–TiO₂ thin films prepared by the sol–gel method and coated onto the surface of 304 stainless steel sheets used in the photocatalytic nitrate reduction processes. The Ag–TiO₂ thin films had the weight by weight (w/w) ratio of Ag⁺/TiO₂ of 0.1% as Ag atom. The XRD results showed that the crystalline phase structure of TiO₂ on the Ag–TiO₂ thin films was anatase. The optical band gaps of the TiO₂ and 0.1% Ag–TiO₂ thin films were respectively 3.27 and 2.70 eV, while the surface of the prepared catalysts was hydrophobic with the respective average water contact angles of 94.8° and 118.5° for the TiO₂ and 0.1% Ag–TiO₂ thin films. The net efficiencies of photocatalytic nitrate reduction of TiO₂ and 0.1% Ag–TiO₂ were 41.4% and 70.0%, respectively. The loading of Ag only influenced the nitrate removal efficiency without affecting the stoichiometric ratio of formate to nitrate. The net stoichiometric ratio of formate to nitrate of all experiments was 2.8:1.0, which is close to the stoichiometric ratio of 2.5:1.0 of the nitrate reduction to nitrite and then to nitrogen gas.     

Reduction of nitrate ion using hydrogen permeating Pd foil electrodes

The successive electrochemical reduction system using hydrogen-permeable Pd foil electrodes with Pd black catalyst was applied to reduction of nitrate ion. It was revealed that the second metals co-deposited to Pd black catalyst showed an excellent selectivity for decomposition of NO ₃ ⁻ to N₂, and was stable for at least 200 days. This system employing a compact and a simple electrolysis cell is expected to be an alternative or a supplement to conventional biological treatments for nitrate removal.