光电催化降解活性艳红K-2BP中电解质NaCl和Na2SO4的作用研究

以TiO₂/Ti为阳极, Ti网为阴极, 研究了活性艳红K-2BP在NaCl和Na₂SO₄电解质中的降解情况, 深入探讨了两种电解质在光电催化降解染料中的作用, 研究了电解质浓度、溶液pH值的影响, 并讨论了在混合盐电解质存在下, 活性艳红K-2BP的降解行为. 研究表明, 以NaCl为电解质时, Cl^－会转化为氧化性很强的活性氯, 活性氯及光电的共同作用, 加速了染料的降解. 以Na₂SO₄为电解质时, SO₄^2－在光电的作用下将发生两类反应, 一部分SO₄^2－捕获光生空穴和HO•, 对光电催化降解染料起抑制作用; 另一部分SO₄^2－将发生反应生成H₂O₂, 对染料降解起促进作用. 关键词 光电催化; 活性艳红K-2BP; TiO₂/Ti电极; 电解质     

光电催化降解活性艳红K-2BP中电解质NaCl和Na2SO4的作用研究

以TiO₂/Ti为阳极, Ti网为阴极, 研究了活性艳红K-2BP在NaCl和Na₂SO₄电解质中的降解情况, 深入探讨了两种电解质在光电催化降解染料中的作用, 研究了电解质浓度、溶液pH值的影响, 并讨论了在混合盐电解质存在下, 活性艳红K-2BP的降解行为. 研究表明, 以NaCl为电解质时, Cl^－会转化为氧化性很强的活性氯, 活性氯及光电的共同作用, 加速了染料的降解. 以Na₂SO₄为电解质时, SO₄^2－在光电的作用下将发生两类反应, 一部分SO₄^2－捕获光生空穴和HO•, 对光电催化降解染料起抑制作用; 另一部分SO₄^2－将发生反应生成H₂O₂, 对染料降解起促进作用. 关键词 光电催化; 活性艳红K-2BP; TiO₂/Ti电极; 电解质     

五元体系Li+/Cl-，CO32-，SO42-，B4O72--H2O 298 K相关系实验研究

Zabuye saline lake, Tibet, China, is unrivalled in the world for its high concentration of chloride, sulfate, carbonate and borate of lithium, sodium and potassium. Always at the later stage of the evaporation of brines, most sodium and potassium salts are crystallized out, so the main components of brines can be described with the Li⁺, Mg²⁺/Cl^-, SO₄^2-, CO₃^2-, B₄O₇^2--H₂O system. As a part of study on the equilibrium of this complex system, the equilibrium solubilities and phase diagram of the quinary system Li⁺/Cl^-，CO₃^2-，SO₄^2-，B₄O₇^2--H₂O at 298 K were studied by isothermal dissolution equilibrium method. In the 3-dimentional solubility diagram or its projection diagram saturated with solid LiCl, there are four crystallization fields, four univariant curves and one invariant point. At the invariant point, the saturated solid salts are LiCl·H₂O, Li₂B₄O₇·3H₂O, Li₂CO₃and Li₂SO₄·H₂O. No double salt or solid solution is formed.     

铕掺杂对Co3O4活化过一硫酸盐降解亚甲基蓝性能的增强

以Co （NO₃）₂和Eu （NO₃）₃为原料,采用草酸盐-热分解法制得了系列不同Co/Eu比例（n_Co/n_Eu）的多孔双金属复合氧化物催化剂,并对其活化过一硫酸盐（PMS）降解亚甲基蓝（MB）的性能进行对比评价。结果表明,按n_Co/n_Eu=9制得的材料（Co₉Eu₁）具有最为优异的活化PMS降解MB的性能。在温度为25℃、催化剂用量和PMS浓度分别为0.10 g·L^-1和0.6 mmol·L^-1的反应条件下,Co₉Eu₁/PMS体系对MB的降解率可达86.66%,而纯Co₃O₄催化下的MB降解率仅为52.62%。Co₉Eu₁出色的催化性能是由于Eu³⁺的缺电子特性增强了对吸附于催化剂表面PMS的极化而使其更易被主催化成分Co₃O₄活化。体系中阴离子C₂O₄^2-和HCO₃^-的存在对Co₉Eu₁/PMS氧化降解MB的性能具有明显抑制作用。猝灭实验和电子顺磁共振谱（EPR）证实Co₉Eu₁/PMS体系中同时存在SO₄^-·、·OH和·O₂^-三种自由基型活性物种以及¹O₂非自由基型活性物种,其中SO₄^-·对MB的氧化降解起关键作用。Co₉Eu₁具有良好的稳定性,在连续4次循环使用中其催化性能未见明显变化。     

Cu/SO42-/La2O3-ZrO2-Al2O3催化剂的制备及其对C3H6选择还原NO的催化性能

以Al₂O₃为基质，添加ZrO₂和La₂O₃，制成La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃复合载体，然后采用SO₄^2-进行改性，再负载上Cu²⁺，制备了铜基SO₄^2-改性的复合载体催化剂(Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃)。考察了它在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化性能，并借助XRD、SEM、TG、Py-IR、NH₃-TPD、FTIR和TPR等方法研究了Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃的结构和性能的关系。结果表明，ZrO₂的加入主要有利于提高催化剂的低温活性；La₂O₃的加入则主要有利于提高催化剂的热稳定性和还原性能；SO₄^2-能够与Zr形成螯合双配位结构，大幅度促使催化剂表面酸量增加并且酸性增强；因此，有效地提高了Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃在富氧条件下对丙烯选择还原NO的催化活性和水热稳定性。在无水条件下，Cu/SO₄^2-/La₂O₃-ZrO₂-Al₂O₃能使NO的最大转化率高达84.3%，即使在275 ℃ 10%水蒸气存在的情况下，仍能使NO的转化率高达81.2%。     

Ag2CO3/BiVO4复合微米片光催化剂的制备、表征及光催化机理

采用水热法制备粒径为1~2 μm的BiVO₄微米片,然后在微米片表面沉积不同含量的Ag₂CO₃颗粒,制备Ag₂CO₃/BiVO₄复合微米片光催化剂。利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致发光（PL）光谱、瞬态光电流-时间响应对催化剂进行表征。以可见光为光源,罗丹明B为降解对象进行光催化活性测试。结果表明,复合适量Ag₂CO₃有利于提高光催化剂的比表面积,改善催化剂的表面性能。活性测试结果表明,当复合10%（w/w）Ag₂CO₃时,Ag₂CO₃/BiVO₄光催化活性最佳,比纯BiVO₄提高4.4倍。光致发光（PL）光谱、瞬态光电流-时间响应测试结果表明,复合Ag₂CO₃能有效抑制光生电子与空穴的复合。自由基捕获实验结果表明,该体系的活性氧物质为空穴和羟基自由基。Ag₂CO₃/BiVO₄复合光催化剂活性提高的原因,是较宽带隙的Ag₂CO₃与较窄带隙的BiVO₄形成的异质结有效抑制了光生电子与空穴的复合,同时两者适宜的能带结构保证产生更多的空穴,从而具有更强的氧化能力。     

纳米TiO2低温水解法的晶型控制合成及其表面织构的研究

分别以TiCl₄，Ti(NO₃)₄和Ti(SO₄)₂为前驱体，在低温和强酸性条件下，通过水解反应可控地合成了具有不同晶相组成，且比表面积较高的纳米TiO₂，并用XRD，TEM和N₂^-吸附脱附技术对其晶相、粒径大小、形貌及比表面积进行了表征。结果表明，钛离子在有Cl^-、NO₃^-存在的酸性溶液中水解，水解温度≤80 ℃，可以生成结晶良好的具有细小晶粒尺寸和较高比表面积的金红石型纳米TiO₂粉体，水解温度>80 ℃，反而有锐钛矿型TiO₂生成，而在有SO₄^2-存在的酸性溶液中，TiO₂样品的晶相组成不随水解温度的变化而改变，均为锐钛矿型，其比表面积可达300 m²·g^-1。     

GO/TiO2-g-C3N4纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以水热法制备的20% g-C₃N₄/TiO₂（20%为质量分数）为基,将其与不同质量分数的氧化石墨烯（GO）复合制备出可见光催化性能优良的GO/TiO₂-g-C₃N₄三元复合材料。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致荧光光谱（PL）、瞬态光电流响应等分析测试手段对样品的结构、形貌和光电性能进行表征。研究了不同质量分数GO的加入对GO/TiO₂-g-C₃N₄在可见光下降解亚甲基蓝（MB）溶液的影响。结果表明： g-C₃N₄/TiO₂与GO复合后,锐钛矿相TiO₂颗粒形成小团簇附着在g-C₃N₄和GO片层表面,且当GO含量为15%时,TiO₂形成的团簇最小,对可见光的吸收最多且光生电子-空穴对的复合率最低。可见光照射下,15% GO/TiO₂-g-C₃N₄复合材料对MB的降解率在3 h内可达98.4%,且其降解速率常数（0.022 4 min^-1）分别是纯TiO₂（0.001 5 min^-1）和g-C₃N₄/TiO₂（0.002 5 min^-1）的15倍和9倍。     

五元体系Li+，Na+//CO32-，SO42-，B4O72--H2O 288 K介稳相平衡研究

采用等温蒸发法研究五元体系Li⁺,Na⁺//CO₃^2-,SO₄^2-,B₄O₇^2--H₂O 288 K介稳相平衡关系,测定在288 K条件下的介稳平衡溶液中各组分的溶解度和溶液密度,根据实验数据绘制相应的介稳平衡相图及密度组成图。研究结果表明该五元体系介稳相平衡中有复盐Na₃Li(SO₄)₂·6H₂O生成,其介稳相图中有4个共饱点,9条单变量曲线,6个Li₂CO₃饱和的结晶区分别为LiBO₂·8H₂O,Na₂B₄O₇·10H₂O,Na₂CO₃·10H₂O,Na₂SO₄,Li₂SO₄·H₂O和复盐Na₃Li(SO₄)₂·6H₂O。     

光催化剂Sm2FeSbO7的制备及光物理和光催化性能表征

首次采用固相反应法制备了新型光催化剂Sm₂FeSbO₇,有效地降解了水中有机污染物。利用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜和紫外－可见光谱仪对Sm₂FeSbO₇的结构和光催化性能进行了表征。Sm₂FeSbO₇为烧绿石型结构,立方晶系和空间群Fd3m结晶。Sm₂FeSbO₇的晶格参数a为1.035 434 nm。Sm₂FeSbO₇的带隙经估算为2.46 eV。用Sm₂FeSbO₇作为光催化剂在可见光照射下降解靛蓝胭脂红,并与氮掺杂TiO₂对比。结果表明,与掺氮TiO₂相比,Sm₂FeSbO₇在可见光照射下光催化降解靛蓝胭脂红显示出较高的光催化活性。总有机碳的减少,无机产物的逐渐形成,SO₄^2-和NO₃^-以及CO₂的演变揭示了在光催化过程中靛蓝胭脂红的连续矿化。检测了一些来自光催化降解靛蓝胭脂红的中间体,如邻硝基苯甲酸和邻硝基苯甲醛,并获得了可能的靛蓝胭脂红光催化降解路径。     

纳米复合固体超强酸SO42-/CoFe2O4的制备和表征

采用纳米化学制备技术合成了新型的纳米复合固体超强酸催化剂ＳＯ４＾２－／ＣｏＦｅ２Ｏ４。用ＸＲＤ、ＴＥＭ、ＸＰＳ、红外光谱和比表面测定等技术研究了该催化剂的结构形态,结果表明：所研制的ＳＯ４＾２－／ＣｏＦｅ２Ｏ４２催化剂为晶态纳米粒子（〈５０ｎｍ）,比表面积很大（１５７ｍ＾２．ｇ＾－１）,ＳＯ４＾２－与氧化物的金属离子呈无机齿螯合状配位化合物的结合形式。以乙酸乙酯合成为模型反应考究了该催化剂的催化活     

Removal of multiple pollutants from water using noble Ag/Au/magnetite/graphene/H2O2 system under light and ultrasound irradiation

Ag/Au/Fe₃O₄/graphene composites prepared by a hydrothermal method demonstrated excellent activation of H₂O₂ and were used to degrade methylene blue (MB) in solution in the presence of organic acids and inorganic ions under light and ultrasound irradiation. The physicochemical properties of the obtained composites were characterized using various methods. The results showed that the composites exhibited excellent magnetic properties, crystallinity, and stability. The results of catalysis experiments revealed that the removal efficiency of MB increased when Ag and Au were both incorporated into the Fe₃O₄/graphene/H₂O₂ system compared with the removal efficiency achieved with separate Ag-Fe₃O₄/graphene/H₂O₂ and Au-Fe₃O₄/graphene/H₂O₂ systems, indicating a substantial synergistic interaction between the two metallic nanoparticles and the Fe₃O₄/graphene/H₂O₂ systems. The presence of an organic acid accelerated degradation of the MB/H₂O₂ system, whereas almost all of the investigated anions inhibited the degradation of MB; their inhibition effects followed the order CO₃^2? > NO₃^? > Cl^? > F^? > H₂PO₄^? > SO₄^2? > I^?. Cations of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, and Mg²⁺ also suppressed MB degradation, likely because of the influence of Cl^? coexisting in the solutions.     

可见光照射下SiW12O404-/Resin光催化剂活化可见光照射下SiW12O404-/Resin光催化剂活化H2O2降解染料的研究

将杂多酸(SiW₁₂O₄₀^4-)负载到阴离子交换树脂上, 得到SiW₁₂O₄₀^4-/Resin (SWR)固相光催化剂, 在可见光的照射下, 可以有效地活化H₂O₂降解染料. 以罗丹明B (Rhodamine B, RhB)为模型化合物, 研究了不同条件下RhB的降解动力学, 以及降解过程中其UV-vis光谱及体系的总有机碳(Total Organic Carbon, TOC)变化情况, 结果表明RhB的共轭芳环结构被破坏, 矿化率为24.2%. 其它染料如孔雀绿(Malachite Green, MG)和吖啶橙(Acridine Orange, AO)等也可以被降解和矿化. 催化剂的循环实验表明SWR固相光催化剂易于分离, 并且具有良好的稳定性, 可以重复利用.     

Ag_3PO_4/MoS_2纳米片复合催化剂制备及可见光催化性能

采用机械球磨法成功制备Ag_3PO_4/MoS_2纳米片复合催化剂。运用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)和荧光发射光谱(PL)对复合催化剂的结构和形貌进行了表征。结果表明,Ag_3PO_4纳米粒子均匀地附着在MoS_2纳米片层结构上,两者形成紧密结合。以亚甲基蓝为模拟污染物,研究复合催化剂在可见光照射下的光催化特性;通过循环实验考察复合催化剂的稳定性。结果显示,含有1%的MoS_2纳米片与Ag_3PO_4形成的复合催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率为95%,其降解动力学常数是纯相Ag_3PO_4的2倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于亚甲基蓝的降解率为84%,而纯Ag_3PO_4对于亚甲基蓝的降解率仅为35%。Ag_3PO_4/MoS_2纳米片复合催化剂具有优良的光催化活性和高稳定性,主要归因于二硫化钼纳米片与磷酸银形成异质结,磷酸银激发的电子和二硫化钼纳米片产生的空穴直接复合,从而促使光生电子从磷酸银晶体表面快速分离,减轻了磷酸银的光电子腐蚀,同时也提高了复合物的光催化活性。     

La(OH)3和 La2O2CO3纳 米 棒 的 合 成 及 其 催 化 Claisen-Schmidt缩合反应性能简

通过调节溶液的pH值,在水热条件下合成出长径比为2-45的La（OH）₃纳米棒. 对水热合成过程中间体的结构演变分析,发现高碱度有利于小尺寸晶核的形成,La（OH）₃晶体结构的各向异性导致这些晶种沿着C轴方向生长,进而形成纳米棒结构. 将La（OH）₃纳米棒前驱体于773 K焙烧可以得到长径比为2-20的La₂O₂CO₃纳米棒. 随着长径比的增加,La₂O₂CO₃纳米棒暴露的（110）晶面逐渐增加,La³⁺-O^2-碱性位的数目也从0.08增加到0.24 mmol/g. 因此,在Claisen-Schmidt缩合反应中,La₂O₂CO₃纳米棒催化剂上的反应速率随着长径比的增加而逐渐增大.     

Ag3PO4/MoS2纳米片复合催化剂制备及可见光催化性能

采用机械球磨法成功制备Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂。运用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis）和荧光发射光谱（PL）对复合催化剂的结构和形貌进行了表征。结果表明,Ag₃PO₄纳米粒子均匀地附着在MoS₂纳米片层结构上,两者形成紧密结合。以亚甲基蓝为模拟污染物,研究复合催化剂在可见光照射下的光催化特性;通过循环实验考察复合催化剂的稳定性。结果显示,含有1%的MoS₂纳米片与Ag₃PO₄形成的复合催化剂在30 min内对亚甲基蓝的降解率为95%,其降解动力学常数是纯相Ag₃PO₄的2倍。经过5次循环实验后复合催化剂对于亚甲基蓝的降解率为84%,而纯Ag₃PO₄对于亚甲基蓝的降解率仅为35%。Ag₃PO₄/MoS₂纳米片复合催化剂具有优良的光催化活性和高稳定性,主要归因于二硫化钼纳米片与磷酸银形成异质结,磷酸银激发的电子和二硫化钼纳米片产生的空穴直接复合,从而促使光生电子从磷酸银晶体表面快速分离,减轻了磷酸银的光电子腐蚀,同时也提高了复合物的光催化活性。     

光催化剂Sm2FeSbO7的制备及光物理和光催化性能表征

首次采用固相反应法制备了新型光催化剂Sm₂FeSbO₇,有效地降解了水中有机污染物。利用X射线衍射、扫描电镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜和紫外-可见光谱仪对Sm₂FeSbO₇的结构和光催化性能进行了表征。Sm₂FeSbO₇为烧绿石型结构,立方晶系和空间群Fd3m结晶。Sm₂FeSbO₇的晶格参数a为1.035 434 nm。Sm₂FeSbO₇的带隙经估算为2.46 eV。用Sm₂FeSbO₇作为光催化剂在可见光照射下降解靛蓝胭脂红,并与氮掺杂TiO₂对比。结果表明,与掺氮TiO₂相比,Sm₂FeSbO₇在可见光照射下光催化降解靛蓝胭脂红显示出较高的光催化活性。总有机碳的减少,无机产物的逐渐形成,SO₄^2-和NO₃^-以及CO₂的演变揭示了在光催化过程中靛蓝胭脂红的连续矿化。检测了一些来自光催化降解靛蓝胭脂红的中间体,如邻硝基苯甲酸和邻硝基苯甲醛,并获得了可能的靛蓝胭脂红光催化降解路径。     

可磁分离二氧化钛光催化剂的制备及其光催化性能

通过液相催化相转化的方法制备了一种可磁分离的光催化剂TiO₂/SiO₂/NiFe₂O₄(TSN),这种光催化剂显示出了超顺磁性,能够通过外加磁场方便的实现催化剂在水中的分离与回收。该光催化剂的X-射线衍射和TEM结果表明：纳米TiO₂颗粒包裹在磁性颗粒-SiO₂/NiFe₂O₄(SN)的周围形成TiO₂层。利用光催化降解甲基橙的效果来考察了这种光催化剂的活性,结果表明：在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定型的SiO₂,可以显著的提高催化剂的脱色效果,3次循环后,仍能保持良好的催化活性。