气相苯在TiO2光催化剂上吸附常数和光催化反应常数测定

采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂以及掺杂Fe3 和Ce3 的TiO2光催化剂,进行间歇式光催化降解气相苯动力学实验,基于光催化Langmuir-Hinshelwood反应动力学模型(L-H模型),测定气相苯在3种光催化剂上的降解动力学常数和吸附平衡常数.根据光催化降解气相苯实验动力学曲线和L-H模型,估算出TiO2、Fe3 /TiO2和Ce3 /TiO2光催化剂光催化降解苯的反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.5247g/m3·min、1.523g/m3·min、1.010g/m3·min和8.605×10-2m3/g、2.390×10-2m3/g、3.928×10-2m3/g.掺杂Fe3 和Ce3 可明显提高光催化剂光催化降解苯的反应速率常数k,其中Fe3 /TiO2,的反应速率常数k最大.     

水中硝基酚的纳米TiO_2光催化降解

以主波长254nm的紫外灯作为光源，研究了锐钛型纳米TiO2对邻硝基苯酚、2，4－二硝基苯酚的光催化降解行为，并与普通TiO2作了对比；结果表明，纳米TiO2表现出很高的光催化活性，催化降解过程符合一级动力学规律。     

纳米TiO2光催化降解苯酚的动力学研究

以１２５Ｗ高压汞灯为光源,以ＴｉＯ２为催化剂,对不同初始浓度的苯酚水溶液进行了光催化降解实验。同时,考察了不同溶液ｐＨ值时的光催化行为。根据实验结果,提出了与文献报道不同的ＴｉＯ２光催化降解苯酚的零级反应动力学模型。     

TiO2光催化降解苯和甲苯的动力学研究

利用溶胶-凝胶法制备了粒径约为13nm、晶型为锐钛矿相和金红石相混晶的TiO2光催化剂,并利用此催化剂对挥发性有机污染物苯和甲苯进行了光催化降解研究,对不同的催化剂用量、光源、污染物的初始浓度以及氧气对光催化反应速率的影响进行了研究。结果表明,光催化降解甲苯和苯的反应均符合假一级动力学方程,光强与光催化降解甲苯的反应的速率常数之间呈指数关系,光波长对光催化降解苯的影响也很显著;随着甲苯和苯初始浓度的增加,光催化反应速率常数降低;氧气加快了光催化降解甲苯和苯的速率;对于光催化降解初始浓度为37.6μmol/L的甲苯而言,催化剂的最佳使用量为0.30g,对于光催化降解初始浓度为9.0μmol/L的苯来说,催化剂的最佳用量为0.10g。     

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.     

复合光催化剂Er2O3/TiO2的制备及其性能的研究

以钛酸丁酯和Er2O3为原料，无水乙醇为溶剂，硝酸为抑制剂，采用溶胶．凝胶法制备了Er2O3／TiO2复合催化剂，利用XRD对其进行了表征。讨论了Er2O3的添加量、热处理温度和时间对Er2O3／TiO2活性的影响；研究了溶液pH值、溶液浓度、光照时间等对Er2O3／TiO2光催化降解酸性红B的影响，以30W 365nm紫外灯为光源光照2-3h，酸性红B的光催化降解率达96％以上。Er2O3／TiO2光催化降解酸红性B的反应符合一级反应动力学。     

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.     

掺杂Yb的TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了Yb掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以苯酚为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了苯酚在TiO2和Yb掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.结果表明:Yb掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,同时导致羟基自由基的生成速率增大.Yb掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Yb的最佳掺入量为Yb/Ti摩尔比=0.8%.     

芳胺化合物光催化降解过程中的反向传播人工神经网络光度法同时测定

利用芳胺的重氮化偶合反应，采用误差反向传播人工神经网络方法，对于吸收重叠的3组分芳胺类化合物体系进行同时测定；并用该法测定了以高压紫外汞灯为光源，纳米金红石相TiO2为催化剂，光催化降解苯胺、甲萘胺、邻氯苯胺3组分过程中各组分浓度；实验证明对合成样本与催化体系样本，回收率均在91％－108％之间，其结果准确可靠。     

纳米TiO2光催化降解CH3OH、HCHO及HCOOH反应的研究

以纳米TiO2为催化剂，采用主波长为364nm的汞灯为光源，分别研究了浓度为0.1mol/L的甲醇、甲醛和甲酸水溶液的光催化氧化反应速率，用TEM、XRD、SSA和FT-IR对催化剂进行了表征，通过气相色谱测定反应物和生成物的浓度变化。并用Langmuir-Hinshelwood方程进行计算，证明该组反应均为零级反应，根据红外光谱的检测结果，提出了甲醇光催化的反应机理。     

以十二烷基苯磺酸钠为模型反应物的Y2O3/TiO2复合催化剂的制备及光降解催化性能

采用浸渍法制备了Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂,并用紫外可见光谱、SEM、BET等手段对其进行了表征.以水相十二烷基苯磺酸钠(DBS)溶液的光催化降解反应为实验模型,考察了TiO₂掺杂Y₂O₃后的光催化氧化活性,并探讨了Y₂O₃掺杂量、吸附性、焙烧温度及时间对Y₂O₃/TiO₂复合氧化物催化剂光催化活性的影响.实验结果表明:复合氧化物催化剂Y₂O₃/TiO₂存在某一最佳组分比值,当两者重量比为1:200时,其催化活性是同样条件下前体催化剂TiO₂的2.4倍.     

A theoretical investigation on photocatalytic oxidation on the TiO2 surface

The TiO(2) photocatalytic oxidation mechanism was theoretically investigated by using long-range corrected time-dependent density functional theory (LC-TDDFT) with a cluster model of the anatase TiO(2)(001) surface. We found that LC-TDDFT with the cluster model quantitatively reproduces the photoexcitations of the TiO(2) surface by calculating the electronic spectra of a clean TiO(2) surface and one with oxygen defects. We calculated the electronic spectra of a molecularly adsorbed TiO(2) surface for the adsorptions of phenol, methanol, and methane molecules as typical organic molecules. We obtained the surprising result that the main peak of the phenol-adsorbed TiO(2) surface, which overlaps with the main peak of the clean TiO(2) surface, corresponds to charge transfers from the phenol molecule to the TiO(2) surface. This indicates that the TiO(2) photocatalytic oxidation proceeds through direct charge transfer excitation from the substrate molecules to the TiO(2) surface. In contrast, we found slight and no charge transfer for methanol and methane adsorption, respectively, in agreement with the experimental findings for their reactivities. In light of these results, we propose a new mechanism for heterogeneous TiO(2) photocatalytic oxidations.     

水溶性染料在PbTiO3体系中的光催化降解

以PbTiO₃为光催化剂,对多种水溶性染料的光催化降解反应进行了研究,结果表明：光降解脱色效率与染料溶液的pH值、光照时间、光源种类及催化剂用量等因素有关.染料溶液浓度为10mg/L,pH=6,催化剂用量为100mg/50mL,直接以太阳光作光源,光照1h以后,脱色率达90%以上,有机染料中硫和氮元素转化为SO₄^2-和NO₃^-的生成率分别为85%和65%.     

太阳光下聚吡咯敏化TiO_2复合微粒的光催化性能

采用原位化学氧化聚合方法制备了聚吡咯敏化TiO2复合材料.通过FTIR、漫反射和荧光发射光谱等技术对复合材料进行了表征.在太阳光下,用苯酚水溶液光催化降解研究了复合材料的光催化性能,考察了吡咯与TiO2摩尔比对复合材料光催化性能的影响.结果表明,复合材料中聚吡咯和TiO2之间存在较强的相互作用力,聚吡咯的敏化拓宽了TiO2的光响应范围,促进了光生载流子的分离,从而使复合材料具有较高的催化活性.在太阳光下复合材料的光催化活性优于TiO2,当吡咯与TiO2的摩尔比为0.02时,复合材料的催化活性达到最佳,并可重复使用多次.     

中孔TUD负载的氧化铬掺杂氧化钛光催化降解苯酚

中孔的TUD-1负载的氧化铬掺杂TiO2(Cr-TiO2)有望用于紫外光照射下光催化降解苯酚的催化剂.低角X射线衍射和红外结果证实该样品中TUD-1存在无定形和中孔硅酸盐框架. TUD-1的中孔结构进一步得到N2吸附-脱附的证实：为IV型等温线,并具有窄的孔径分布(3.9 nm)和高的比表面积(>490 m2/g).透射电镜结果表明,所制样品保持了纳米颗粒和多孔孔道结构. TUD-1中负载Cr-TiO2后使得带隙能量增加.与未负载的Cr-TiO2相比,所有TUD-1负载的Cr-TiO2光催化剂表现出更高的紫外光下降解苯酚的活性.其中Si/Ti摩尔比为30的Cr-TiO2/TUD-1样品的光催化活性最高(82%).苯酚的光催化降解遵循一级Langmuir吸附等温线.     

掺杂Cu的TiO2纳米粒子的制备、表征及其光催化活性

采用Sol-gel法制备了纯的和掺杂不同量Cu的TiO2纳米粒子,并用TG-DTA,XRD,XPS,UV-Vis和荧光光谱对样品进行了表征,考察焙烧温度和Cu含量对TiO2纳米粒子的性质及光催化活性的影响,初步探讨了Cu的掺杂对TiO2相变的作用机制及样品荧光光谱与光催化活性的关系.结果表明,Cu2+的掺杂对TiO2的相变有很大的促进作用,并使其光谱响应范围向可见光区拓展.Cu的掺杂未引起新的荧光现象,但适量Cu的掺杂能够降低TiO2纳米粒子的荧光强度.此外,在光催化降解苯酚的实验中,于500℃处理的掺杂Cu的TiO2纳米粒子的光催化活性较高,与表征结果一致.而掺杂不同量Cu的TiO2的光催化活性顺序与样品荧光光谱强度的顺序相反,即荧光光谱强度越低,其光催化活性越高.     

Photoelectrocatalytic degradation of 3-nitrophenol at surface of Ti/TiO2 electrode

The widely utilization of phenol and its derivatives such as 3-nitrophenol (3-NP) has led to the worldwide pollution in the environment. In this study, Ti/TiO₂ photoelectrode was prepared with anodic oxidation of Ti foil electrode and then the photoelectrocatalytic (PEC) degradation of 3-NP was performed via this electrode, comparing with photocatalytic (PC), electrooxidation and direct photolysis by ultraviolet light. A significant photoelectrochemical synergetic effect in 3-NP degradation was observed on the Ti/TiO₂ electrode and rate constant for the PEC process of Ti/TiO₂ electrode was about three times as high as its PC degradation process. 3-NP concentration monitoring was carried out with differential pulse voltammetry. Results showed that PEC degradation has highest effect on concentration decreasing of 3-NP at solution and degraded it about 38 %, while other processes degradation efficiencies were about 4, 7, and 12 % for electrooxidation, direct photolysis and photocatalytic degradation, respectively. Finally, effects of solution pH and applied potential on degradation efficiency were studied and results showed that optimum pH for degradation is equal 4.00 and optimum potential is 1.2 V vs. Ag|AgCl|KCl (3M) reference electrode.     

ZnO和TiO2纳米粒子的光致发光性能及其与光催化活性的关系

采用沉淀法和溶胶-凝胶法制备了ZnO和TiO2及掺Zn2+的TiO2纳米粒子,用XRD和荧光光谱(FS)等手段对样品进行了表征,重点探讨了样品光致发光机制及与光催化活性的关系.结果表明,ZnO和TiO2样品在大于带隙能的光激发下均表现出明显的FS信号,热处理温度升高,FS信号强度下降,并且二者的FS信号类似,这可能与二者具有类似的电子能带结构有关,同时也说明FS信号主要源于表面氧空位以及吸附氧物种等引起的激子或表面态能级.掺杂Zn2+使TiO2纳米粒子FS信号增强,这主要与表面氧空位和缺陷等量增加有关;此外,在光催化氧化苯酚实验中,样品光催化活性与其FS信号强度顺序一致,即FS信号越强,活性越高.这是由于在光致发光过程中,FS信号主要源于表面氧空位,而在光催化反应中,表面氧空位有利于氧化反应进行.     

GAS-PHASE PHOTOCATALYTIC OXIDATION OF CHCl CCl_2 AND Ph Me BY SUPPORTED TITANIA

ＧＡＳ┐ＰＨＡＳＥＰＨＯＴＯＣＡＴＡＬＹＴＩＣＯＸＩＤＡＴＩＯＮＯＦＣＨＣｌＣＣｌ２ＡＮＤＰｈＭｅＢＹＳＵＰＰＯＲＴＥＤＴＩＴＡＮＩＡＬｉＬｉｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂ...     

新型复合电极与偶氮染料分子的氧化降解反应的研究

介绍了具有合成H_2O_2和光催化性能的双功能型复合电极、双功能复合电极是 将TiO_2/C光催化剂负载在具有合成H_2O_2性能的新型载体上形成的。在光反应器 中,复合电极作阴极,钌-钛不溶性电极作阳极,低压汞灯作光源,实现了光化学 氧化与光催化氧化在同一电极/溶液界面上的联合作用。当反应器工作时,复合电 极中的TiO_2/C光催化层表面进行着光催化反应,在载体的三相界面上进行着O_2的 2电子H_2O_2的电化学反应,电流效率达82%（J = 15 mA/cm~2）,为·OH自由基的 生成提供了物质源,而且氧的2电子还原反应电位使其表面的TiO_2获得相对于平带 电位约+0.5 V的阳极偏压,改善了TiO_2的光催化活性。实验结果表明,复合电极 对提高偶氮染料分子活性艳红（K-2BP）的氧化降解速度起了重要作用。实验发现 偶氮染料分子在复合电极表面的吸附量与反应速度密切相关。文中讨论了复合电极 的作用原理及偶氮染料分子的氧化降解过程。