TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用

TiO₂ 多相光催化能利用太阳能有效降解多种对环境有害的污染物, 使有害物质矿化为CO₂、H₂O 及其它无机小分子物质。本文综述了TiO₂光催化的机理, 提高光催化能力的途径, 多种具有代表性污染物的光催化降解处理方法,以及目前尚存在的一些问题,扼要介绍了近年来TiO₂光催化反应及其在废水处理中应用的研究进展及应用前景。     

Bi2WO6/UiO-66复合材料的制备及其光催化性能

通过水热法制备了一种复合光催化剂Bi_2WO_6/UiO-66,探究了模板剂乙酸(CH_3COOH)对Ui O-66形貌的影响和2种中心元素Bi与Zr的不同物质的量之比对光催化性能的影响。通过XRD、SEM、N_2吸附-脱附、UV-Vis DRS、XPS等对催化剂的物相、形貌、比表面积、光吸收性能、元素组成等进行表征。实验结果表明,当n_(Bi)∶n_(Zr)=2∶1时,Bi_2WO_6/UiO-66对罗丹明B(RhB)的光催化活性最高,可见光照射50 min后,RhB的相对浓度降低98.5%。经过5次循环利用实验,催化剂的光催化活性没有明显下降,说明复合光催化剂的稳定性高。根据自由基捕获实验证明了空穴(h~+)为光催化中起决定性作用的活性物质,结合电化学测试以及UV-Vis DRS表征提出了可能的光催化降解机理。     

Ag3PO4/Ag2S/g-C3N4复合光催化剂的制备与性能

通过沉积法和离子交换法成功地制备了Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化剂。利用X射线多晶粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2吸附-脱附等温线、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等手段对样品进行了表征。通过降解罗丹明B考察其可见光催化活性及稳定性,研究了硫化钠与磷酸银物质的量的比值(n_(Na_2S)/n_(Ag_3PO_4))、g-C_3N_4添加量对所制备复合光催化材料性能的影响,同时对光催化机理进行了探讨。结果表明,随着n_(Na2S)/n_(Ag3PO4)的增加,所得复合催化材料活性先增加后降低;当n_(Na2S)/n_(Ag_3PO_4)为1.5%、g-C_3N_4与Ag_3PO_4的质量比为3∶7时制备的催化剂ASC1.5的光催化活性最好,在可见光照射下,40 min内可将罗丹明B完全降解,且5次循环使用后仍保持较高的催化活性。和Ag_3PO_4相比,Ag_3PO_4/Ag_2S/g-C_3N_4复合型光催化材料的活性与稳定性都得到明显提高,这主要归因于复合催化剂比表面积和孔结构的增加,载流子分离效率的提高。光催化机理研究表明,空穴(h~+)、超氧阴离子自由基(·O~(2-))和羟基自由基(·OH)都是光催化过程中的主要活性物种。三者作用大小依次为:h~+·O~(2-)·OH。     

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.     

载有C60的TiO2纳米粒子光催化活性

以水溶性C₆₀和TiO₂粒子为前驱体,采用水热法制备了载有C₆₀的锐钛矿型TiO₂纳米粒子。应用X射线衍射、透射电子显微镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱对产物进行了表征。以对-硝基苯酚为模型污染物研究了产物的光催化活性,结果表明适量负载C₆₀可以提高TiO₂纳米粒子的光催化活性,C₆₀起着传输电子、促进TiO₂光生载流子分离的作用,且经7次循环使用后对-硝基苯酚的降解效率仍能达到74%。讨论了载有C₆₀的TiO₂纳米粒子光催化降解对-硝基苯酚的机理。     

Ag3PO4/Ni薄膜的制备及其光催化降解罗丹明B的性能和机理

用电化学方法制备Ag₃PO₄/Ni薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜光催化降解机理进行了探索.结果表明:最佳工艺下制备的Ag₃PO₄/Ni薄膜具有致密的层状表面结构,是由多晶纳米颗粒构成的薄膜.薄膜具有较高的光催化活性和突出的光催化稳定性,可见光下催化作用60 min,薄膜光催化罗丹明B的降解率是多孔P25 TiO₂/ITO纳米薄膜(自制)的2.3倍;在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次.给出了可见光下薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理.     

Ag2S/Ag3PO4/Ni复合薄膜的制备及其光催化性能

采用电化学方法制备Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜,以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UVVis DRS)对薄膜的表面形貌、晶相结构、光谱特性及能带结构进行了表征,以罗丹明B为模拟污染物对薄膜的光催化活性和稳定性进行了测定,采用向溶液中加入活性物种捕获剂的方法对薄膜的光催化机理进行了探索。结果表明:最佳工艺制备的Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni是由均匀的球形纳米颗粒构成的薄膜,其光催化活性明显优于纯Ag_3PO_4/Ni薄膜和纯Ag_2S/Ni薄膜,且在保持薄膜光催化活性基本不变的前提下可循环使用6次。提出了可见光下Ag_2S/Ag_3PO_4/Ni复合薄膜光催化降解罗丹明B的反应机理。     

MoS_2/g-C_3N_4复合材料的制备及可见光催化性能

首先在N-甲基吡咯烷酮溶液中超声剥离得到少层的MoS_2,将其与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)复合,制得MoS_2/g-C_3N_4复合材料。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),傅里叶变换红外光谱(FTIR),Raman光谱,紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)和光致荧光(PL)技术对复合材料进行表征。可见光下考察MoS_2/g-C_3N_4复合材料光催化降解罗丹明B(Rh B)的活性,结果表明:将少量MoS_2与g-C_3N_4复合可明显提高光催化活性,且1%(w/w)MoS_2/g-C_3N_4复合物的光催化活性最高,可能的原因是MoS_2和g-C_3N_4匹配的能带结构,增大了界面间电荷的传输,降低了光生电子-空穴的复合,进而提高了光催化活性。     

纳米TiO2固相光催化降解固体废弃塑料

以纳米TiO₂作光催化剂,制备出环境友好的可光催化降解的纳米复合塑料是解决“白色污染”行之有效的方法之一。本文综述了近年来纳米TiO₂固相光催化降解固体废弃塑料的研究进展,探讨了TiO₂-聚合物复合膜的固相光催化反应机理及光催化降解情况,从对纳米TiO₂表面改性以改善其在聚合物中的分散性,对纳米TiO₂进行修饰处理以提高其对可见光的吸收,从而提高其光催化效率等方面探讨了可光降解塑料研究存在的问题及应用前景。     

CeO_2/ZnO复合纳米管的制备及其光催化性能的研究

用纳米CeO2掺入ZnO纳米管制备了CeO2/ZnO复合纳米管,考察了复合纳米管的光学及其光催化性能,并运用X射线衍射、透射电镜、比表面积测定和紫外-可见漫反射光谱等技术对样品进行了表征.结果表明,与ZnO纳米管相比,CeO2/ZnO复合纳米管的比表面积虽有所降低,但光催化活性有所提高,随着复合纳米CeO2量的增加,催化剂的光催化活性相应降低,太阳光下CeO2/ZnO复合纳米管对甲基橙溶液也有较高的催化活性.     

TiO2光催化反应及其在废水处理中的应用

ＴｉＯ２多相光催化能利用太阳能有效降解多种对环境有害的污染物，使有害物质矿化为ＣＯ２、Ｈ２Ｏ及其它无机小分子物质。本文综述了ＴｉＯ２光催化的机理，提高光催化能力的途径，多种具有代表性污染物的光催化降解处理方法，以及目前尚存在的一些问题，扼要介绍了近年来ＴｉＯ２光催化反应及其在废水处理中应用的研究进展及应用前景。     

微波强化光催化氧化技术研究现状及展望

综述了微波强化光催化氧化的处理效果和机理,并对催化剂投量、光源、溶解氧、温度等相关因素对处理效果的影响进行了详细阐述.最后对微波强化光催化的应用前景进行了展望.     

可用于环境修复的半导体光催化剂及其改性策略研究进展

多相光催化技术作为一种直接利用太阳光降解多种污染物的先进氧化工艺在环境修复领域的研究中引起了广泛关注.在多相光催化过程中,半导体材料在太阳光的激发下,其强大的氧化/还原能力可快速高效降解各种污染物.研究者通常根据环境中污染物的状态和种类选择合适的半导体材料及修饰策略,构建高效多相光催化体系,探究光催化材料在环境修复中的...     

Anatase/Bronze TiO2 Heterojunction: Enhanced Photocatalysis and Prospect in Photothermal Catalysis

TiO₂ heterojunction with different TiO₂ phases has been widely adopted for enhanced photocatalysis. Therein, a less common anatase/bronze TiO₂ heterojunction, also named as anatase/TiO₂(B) heterojunction, has recently drawn increasing interest. In this review, the structural advantages of anatase/bronze TiO₂ heterojunction for enhanced photocatalysis is highlighted in terms of less lattice mismatch and better charge separation at the interface. Besides photocatalysis, the anatase/bronze TiO₂ heterojunction is proven a promising candidate for heat-assisted photocatalysis, named as photothermal catalysis. Further, the anatase/bronze TiO₂ heterojunction can serve as a good model to evaluate the strategy for improved photocatalysis and even photothermal catalysis. Herein, the recent attempts on boosting the photocatalytic and photothermal catalytic performance of anatase/bronze TiO₂ heterojunction are summarized. It is expected that this review would arouse renewed interest for revisiting TiO₂ heterojunction in photocatalysis, photothermal catalysis and other advanced photocatalysis.     

半导体氧化物光催化裂解水制氢

本文综述了半导体氧化物光催化裂解水制氢的反应机理，以及近年来半导体光催化裂解水制氢的研究进展。讨论了各种因素对材料光催化性能的影响以及改性方法，并对今后的研究方向提出了一些建议。     

半导体氧化物光催化裂解水制氢

本文综述了半导体氧化物光催化裂解水制氢的反应机理,以及近年来半导体光催化裂解水制氢的研究进展。讨论了各种因素对材料光催化性能的影响以及改性方法,并对今后的研究方向提出了一些建议。     

New insight into daylight photocatalysis of AgBr@Ag: synergistic effect between semiconductor photocatalysis and plasmonic photocatalysis

Noble metal nanoparticles (NPs) are often used as electron scavengers in conventional semiconductor photocatalysis to suppress electron-hole (e(-)-h(+) ) recombination and promote interfacial charge transfer, and thus enhance photocatalytic activity of semiconductors. In this contribution, it is demonstrated that noble metal NPs such as Ag NPs function as visible-light harvesting and electron-generating centers during the daylight photocatalysis of AgBr@Ag. Novel Ag plasmonic photocatalysis could cooperate with the conventional AgBr semiconductor photocatalysis to enhance the overall daylight activity of AgBr@Ag greatly because of an interesting synergistic effect. After a systematic investigation of the daylight photocatalysis mechanism of AgBr@Ag, the synergistic effect was attributed to surface plasmon resonance induced local electric field enhancement on Ag, which can accelerate the generation of e(-)-h(+) pairs in AgBr, so that more electrons are produced in the conduction band of AgBr under daylight irradiation. This study provides new insight into the photocatalytic mechanism of noble metal/semiconductor systems as well as the design and fabrication of novel plasmonic photocatalysts.     

TiO2光催化反应机理及动力学研究进展

光催化处理环境污染物是基于催化反应过程中的一些自由基对污染物的氧化或还原作用,反应途径通常是HO*攻击或空穴直接攻击,对可见光敏感的化合物也可能通过激发态来分解.动力学的表述多数符合L-H模式,广泛研究了L-H模式下的吸附与催化活性的关系,对动力学的研究也是了解其反应机理的重要途径.     

TiO2光催化反应机理及动力学研究进展

光催化处理环境污染物是基于催化反应过程中的一些自由基对污染物的氧化或还原作用，反应途径通常是HO·攻击或穴直接攻击，对可见光敏感的化合物也可能通过激发态来分解。动力学的表述多数符合L－H模式，广泛研究了L－H模式下的吸附与催化活性的关系，对动力学的研究也是了解其反应机理的重要途径。