苯胺在SnO_2/Ti电极上的电化学氧化

研究了以SnO_2/Ti为阳极降解苯胺的电化学降解特性.实验结果表明,同Pt电极比较,掺F的SnO_2/Ti电极对苯胺的降解表现了明显的效果.苯胺在SnO_2/Ti电极上氧化降解速率主要决定于其中间产物的阳极溶解行为.由中间产物构成的有机膜的阳极溶解是反应的慢步骤.研究了苯胺溶液的浓度、pH和电流密度对苯胺降解速率的影响规律,对反应中间产物的复杂性及构成“膜”的理化性质进行了初步分析.     

改性Ti/SnO2-Sb电极降解硝基苯废水

采用热分解法制备了Ti/SnO2-Sb电极,并通过掺杂Cu,Ni,La,Ce,Nd,Zn和Bi等金属对该电极进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等方法表征了电极的形貌及晶型;通过加速电极寿命测试和电催化降解硝基苯模拟废水实验,研究了金属掺杂对Ti/SnO2-Sb电极稳定性及电催化活性的影响.根据硝基苯降解的动力学方程分析不同金属掺杂对电极降解速率的影响;通过质谱对硝基苯的降解机理进行了初步探讨;采用水杨酸捕集羟基自由基的液相色谱法测定OH.的浓度.实验结果表明,与空白Ti/SnO2-Sb电极相比,金属掺杂改善了电极的表面形貌和SnO2衍射峰的强度,提高了Ti/SnO2-Sb阳极的电解寿命.对硝基苯模拟废水的电解实验结果表明,掺杂电极的电催化降解能力显著提高,硝基苯的降解符合准一级反应动力学方程.质谱分析结果表明,硝基苯在阴极被还原成苯胺并被氧化降解成其它有机物的过程发生迅速.羟基自由基浓度测定结果表明,自由基浓度越高,硝基苯降解速率越快,反应60 min时,空白Ti/SnO2-Sb电极的OH·浓度只有掺Cu金属电极的1/5.     

TiO_2光电化学电池催化氧化甲基红

以钛基TiO2薄膜为光阳极,研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学.结果表明,短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应,有利于抑制光生载流子的复合,提高光催化氧化速率.相同实验条件下短路光电流越大,则甲基红降解速率越高.在基底和TiO2薄膜之间夹层SnO2得到组装电极Ti/SnO2/TiO2,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱(EIS)评价了电极的光催化性能.     

Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化性能研究

制备了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极,采用SEM、XRD和ICP对电极的表面形貌和组成进行了表征.为了考察电极的电催化活性,以苯酚为目标污染物,进行了电催化降解实验.研究结果表明Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2电极电催化降解苯酚模拟废水的最佳工艺条件为:电流密度10mA/cm2、支持电解质Na2SO4浓度0.05 mol/L、温度25℃.在25℃时苯酚的电催化氧化降解反应遵循一级反应动力学规律,并且苯酚的电催化氧化主要是·OH参与的间接氧化,反应过程中电极表面产生的羟基自由基对苯酚的氧化去除起着主要作用.     

三种不同阳极上活性艳红X-3B的光电降

 分别以TiO2/Ti, SnxSb1-xO2/Ti和RuxPd1-xO2/Ti为阳极,钛网为阴极,NaCl为电解质,研究了活性艳红X-3B的光化学降解、电化学降解以及光电协同降解行为. 实验表明,经光电协同降解60 min后,三种电极体系中活性艳红X-3B的脱色率都超过了97%,三种电极上都存在显著的光电协同效应,即导体阳极与半导体阳极体系表现出相似的光电协同效应. SnxSb1-x-O2/Ti阳极体系先电解后光照和先光照后电解对比实验结果表明,电解生成的中间产物在光照3 min后使染料脱色率由17%迅速提高到75%,而先光照后电解则无此现象发生, 这说明电解中间产物经紫外光激发后对染料脱色有显著作用.     

阴阳极协同作用下对硝基苯酚的电催化降解

利用线性扫描伏安法和恒电流电解法研究了Ti/PbO2电极对于对硝基苯酚（PNP）降解的电催化活性,通过对阳极过程和阴极过程中对硝基苯酚及其降解中间产物的液相色谱测定,研究了阴阳极协同作用下对硝基苯酚电催化降解的历程。 结果表明,Ti/PbO2电极能够有效地电催化降解水溶液中的对硝基苯酚,在35 ℃,初始浓度为1 mmol/L的对硝基苯酚水溶液,恒定电流密度40×10-3 A/cm2,电解240 min,对硝基苯酚转化率为98.6%。 对硝基苯酚电催化氧化降解要经历生成对苯二酚、邻苯二酚、对苯醌、丁烯二酸和草酸,最终变成二氧化碳和水的反应历程,其中对苯二酚为第一步反应的主产物,对苯醌转化为丁烯二酸和丁烯二酸转化为草酸这两步反应是阳极氧化过程的速率控制步骤。 对硝基苯酚在阴极上发生还原反应,还原产物为对氨基苯酚（PAM）。 在无隔膜电解槽中,由于阴极还原产物对氨基苯酚很容易到阳极上发生氧化反应,阴阳两极产生协同作用,因而加速了对硝基苯酚的降解反应。     

阴极脱氯协同多孔Ti/BDD电极阳极电催化氧化对氯苯酚

本文主要研究阴极脱氯协同阳极(多孔Ti/BDD 电极)电催化氧化对于对氯苯酚的电化学降解过程. 在有无阳离子交换膜电解槽体系下电化学降解对氯苯酚的实验结果表明,对氯苯酚的矿化主要在阳极区进行;无隔膜电解槽体系下,对氯苯酚在阴极还原形成的氯离子迁移到阳极,在阳极表面进一步生成了具有强催化氧化作用的活 性氯,与阳极产生的羟基自由基协同降解对氯苯酚;在阳离子交换膜电解槽体系下,阴极产生的氯离子难以通过阳离子膜迁移至阳极区,无隔膜电解槽呈现出更好的降解效率. 结合高效液相色谱技术确定阳极室的中间产物为对苯二酚、邻苯二酚、对苯醌和苯酚等,阴极室的主要产物是苯酚,并根据中间产物提出了对氯苯酚的降解路径.     

Sno2+Sb203中间层的制备条件对Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2阳极性能的影响

研究了聚合前驱体制备的SnO2+Sb2O3中间层的焙烧温度、锑含量对Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2阳极性能的影响. 用XRD、ESEM和探针法对锡锑中进行了表征,应用阳极寿命快速检测法测定了Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极在1.0 mol/L H2SO4溶液中的寿命,并用极化曲线和电荷容量表征了锡锑中间层对钛基PbO2阳极性能的影响. 实验结果表明,聚合前驱体制备中间层的焙烧温度和锑含量对Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极的寿命和性能有显著的影响. 在锡锑中间层的制备温度为500 ℃、n(Sn):n(Sb)=9:1时,制得的Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2电极用阳极寿命快速检测法测得的电极寿命达30h,具有良好的稳定性.     

钛基二氧化锡电极电解过程中羟基自由基检测及电催化机理

采用浸渍-热分解方法制备了钛基二氧化钌(Ti/RuO2)和钛基二氧化锡(Ti/SnO2)两类尺寸稳定阳极电极。以扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对电极结构进行了表征。用循环伏安法(CV)比较研究了Ti/RuO2和Ti/SnO2电极直接电催化氧化苯酚性能,表明苯酚在Ti/RuO2和Ti/SnO2电极上均可发生直接电氧化反应,两种电极上氧化峰电位分别为0.96和1.43 V(vs.Ag/AgC l)。以对苯二甲酸为捕获剂,利用荧光光谱法进行了羟基自由基(.OH)检测。Ti/SnO2电极在电解过程中能够产生.OH;而Ti/RuO2电极.OH的生成极其微弱。Ti/SnO2电极电解过程中生成.OH是其具有高电催化活性的主要原因,也表明了用荧光法进行羟基自由基检测方便、灵敏,可以用于电催化过程羟基自由基的检测。     

新型Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极上苯胺电化学氧化反应

苯胺是一种重要的化工原料,广泛应用于印染、制药、造纸、橡胶等领域.随着化工行业的迅速发展,苯胺的需求量越来越大.然而,苯胺毒性高,大量使用势必造成水体中苯胺浓度的升高,给人类健康及生态环境造成危害.因此,急需一种高效、洁净、经济的方法处理含苯胺废水.电化学氧化法比较新颖,相比传统废水处理方法,它具有高效、简单、清洁等优点,因此被应用于很多废水处理当中,但过多的能耗限制了其进一步广泛应用.阳极作为电化学氧化技术的核心部件,直接影响到电化学氧化反应性能.因此开发出一种高效、经济的阳极材料很有必要.此外,对苯胺降解条件的优化也同样重要.关于苯胺电化学氧化,已有的研究包括Pt电极、PbO2电极和石墨电极等阳极材料.比较而言, Ti/Sb-SnO2电极具有制备工艺简单,析氧过电位较高,材料廉价和电催化性能较强等优点.然而,它的稳定性仍有待提高.因此本文制备了一种高稳定性的Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极,并用于处理苯胺废水.较为系统地研究了电流密度、苯胺初始浓度、pH、NaCl投加量及反应器类型对苯胺电催化氧化性能的影响,同时采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电化学测试对该电极进行了表征,并应用紫外-可见光谱、化学需氧量、电流效率及能耗对不同参数进行评定和优化. SEM及XRD结果表明, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极涂层覆盖比较完全、紧实,未出现裂缝的发生,因而有利于提高电极稳定性.循环伏安测试结果表明,此电极具备较高的析氧过电位(2.0 V vs Ag/AgCl)及电化学孔隙度(76.31%),因此有利于电极催化性能的提高.苯胺电化学氧化实验结果发现,该反应符合准一级动力学模型,且高电流密度、酸性环境、适当NaCl投加量(0.2 wt%)更有利于苯胺的降解.另外, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极在三维反应器中对苯胺的处理效果要远远好于在二维反应器中.可以看出, Ti/TiOxHy/Sb-SnO2电极具有较好的处理苯胺性能,可为苯胺废水处理的应用提供了一定的理论指导.     

TiO2/SnO2复合光催化剂的耦合效应

采用改进的sol gel技术制备TiO2/SnO2耦合型半导体光催化剂,利用XRD、气相色谱 仪、粒度仪和表面光电压装置等研究了耦合型半导体光催化机理和光催化效率的影响因素, 并通过降解甲醛探讨其在空气污染治理中的作用.实验结果表明,添加20 ％(mol) SnO2的复 合半导体光催化剂,其光催化效率比纯TiO2高一倍以上.据实验结果和粒子紧密堆积原理,提 出强耦合效应和弱耦合效应的光催化反应模型,并用此模型较好地解释了TiO2/SnO2复合型半 导体光催化剂的光催化效率随SnO2含量变化规律.     

纳米SnO2@TiO2的制备及其光催化性能

以SnCl4和Ti(OBu)4为原料,采用活性层包覆法制备了SnO2@TiO2包覆型复合光催化剂,并用XPS、IR、XRD、TEM和BET等手段进行了表征,以二甲基二氯乙烯基磷酸酯（简称DDVP）稀释液为模拟废水,考察了SnO2@TiO2的光催化活性及降解液初始浓度对反应动力学的影响.结果表明：包覆粒子由锐钛矿型TiO2和金红石型SnO2组成;与纯SnO2、TiO2相比,SnO2@TiO2包覆粒子的光催化活性明显提高,DDVP稀释液被光催化降解属于零级反应,但反应表观速率常数与降解液初始浓度成正比.     

无氧条件下Pt/TiO2光催化重整降解一乙醇胺水溶液制氢

以一乙醇胺（以下简称乙醇胺）为电子给体,在无氧条件下进行了Pt/TiO2光催化重整制氢的研究.详细讨论了诸多因素如催化剂表面Pt化学状态、Pt担载量、溶液pH值、乙醇胺溶液浓度等对产氢效率的影响,并用XRD、HNMR、XPS等进行了深入表征,探讨了Pt/TiO2光催化重整降解乙醇胺和产氢的反应, 实验表明,利用所制备的光催化剂, 可实现在消除水中有机污染物的同时制取氢气的目标.催化剂表面的Pt以Pt0的化学状态存在, 有利于析氢;溶液pH值和浓度的变化对产生速率也有一定的影响.同时发现Pt/TiO2光催化重整乙醇胺制氢反应的最佳条件是:Pt的最佳担载量约为0.5％～1.0％;乙醇胺溶液最佳浓度约为0.05 mol•L－1;最佳溶液pH值范围为4～10;氨基取代的羰基类化合物是其主要中间产物.     

电纺丝-气相沉积法制备碳包覆TiO_2纳米纤维及其光催化行为的研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶/钛酸正丁酯为前躯体,以静电纺丝法制备了PVP/Ti(OC4H9)4纤维。550℃下,空气氛中焙烧双组分纤维,得到直径60～300nm的TiO2纳米纤维。继而以气相沉积法制得碳包覆TiO2纳米纤维。用红外吸收光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对纳米纤维进行了表征。与TiO2纳米纤维、TiO2纳米粉体相比,气相沉积法制备的碳包覆TiO2纳米纤维在光分解亚甲基蓝上表现出更好的催化性能。     

TiO2/SiO2纳米薄膜的光催化活性和亲水性

通过sol gel工艺在钠钙玻璃表面制备了均匀透明的TiO2/SiO2复合纳米薄膜.实验结 果表明: 当SiO2添加量较高时, TiO2/SiO2复合纳米薄膜的光催化活性明显降低;当SiO2添加 量较低时,TiO2/SiO2复合薄膜的光催化活性无明显变化.在TiO2薄膜中添加SiO2,可以抑制薄 膜中TiO2晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加, 水在复合薄膜表面的润湿角下降, 亲 水能力增强.当SiO2含量为10％－20％（摩尔分数）时获得了润湿角为0°的超亲水性薄膜.     

TiO_2/Fe-杭锦2~#土催化剂光催化降解废水中乙酸的研究

首先采用离子交换法制得Fe-杭锦2#土,以其为载体使用溶胶-凝胶法制备了TiO_2/Fe-杭锦2#土负载型光催化剂,并通过X射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附(N2-BET)、固体紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)、X射线光电能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析等对催化剂进行了表征.以光催化降解乙酸为探针反应,考察了Ti的负载量、光源、光照时间、催化剂用量和反应温度等反应条件对催化剂催化性能的影响.实验结果表明,对于浓度为100 mg·L-1的乙酸溶液,选用氧化钛负载量为20%的光催化剂、300 W汞灯为光源、反应温度为50℃、反应时间为6 h、催化剂用量为50 g·L~(-1)时,对乙酸的光催化降解效果相对最优,降解率达到78.30%.     

Ti/CeO_2-F-PbO_2电极制备及其在有机物降解中的应用

在钛板上制备了氧化铈掺杂的含氟二氧化铅电极(Ti/CeO2-F-PbO2,电沉积法).SEM和XRD分析显示CeO2颗粒能均匀地嵌入二氧化铅镀层中.电化学测试表明,掺杂CeO2提高了二氧化铅的析氧电位(Ti/CeO2-F-PbO2为1.83V,vs.SCE,Ti/F-PbO2为1.78V,vs.SCE).对氯苯酚降解结果表明,Ti/CeO2-F-PbO2电极有较高的COD去除率和电流效率.     

MnO_2对TiO_2光催化降解苯胺的影响

采用动力学方法研究了MnO2颗粒物对TiO2光催化降解苯胺活性的影响,对比考察了光催化降解过程中苯胺溶液的UV吸收光谱的变化,并用HPLC方法鉴别了中间产物.结果表明,少量MnO2颗粒物就能使TiO2光催化降解苯胺的活性受到明显的抑制,不同结构的二氧化锰致毒效应由大到小的顺序为:δ-MnO2α-MnO2β-MnO2;降解不同时间后溶液的UV吸收光谱的变化也反映了MnO2颗粒物具有同样的致毒效应;MnO2颗粒物不改变TiO2光催化降解苯胺的途径,但对生成中间产物的基元步骤的抑制程度不同。     

Photocatalytic Oxidation of Aniline in the Gas Phase Using Porous TiO2 Thin Films

The gas-phase photocatalytic oxidation of aniline on a new kind of porous nano-TiO₂ composite films is investigated. The composite film was prepared on glass fiber with the water glass as binders and dilute H₂SO₄ solution as solidifying reagent. The surface characters were observed by scanning electron microscope. The photocatalytic degradation of aniline on the composite films was carried out in a TiO₂/UV system. Some important factors affecting the photodegradation, such as the concentration of TiO₂, the initial concentration of aniline, and the existing water vapor, are also studied. The product of photocatalytic oxidation was detected by Fourier transform-Infrared. The partial intermediate products were absorbed on TiO₂ surface, which resulted in catalyst deactivation. But when it was irradiated under UV illumination or solar irradiation for some time, the catalyst could be reused without loss of catalytic activity. Translated from the Journal of Wuhan University (Natural Science Edition), 2005, 51(2) (in Chinese)