改性磁铁矿/H_2O_2非均相类Fenton体系催化降解橙黄Ⅱ的研究

为了提高非均相类Fenton体系的催化效率,采用浓硫酸对磁铁矿粉进行表面改性,得到改性磁铁矿(M-Fe_3O_4).探究以M-Fe_3O_4为催化剂的非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ的氧化降解效果,并考察M-Fe_3O_4投加量、H_2O_2投加量、反应初始pH值等因素对橙黄Ⅱ脱色率和TOC去除率的影响.XRD、TEM和FT-IR表征结果表明,表面改性后M-Fe_3O_4粒径减小,比表面积增加,且表面覆盖硫酸铁混盐等活性组分.与磁铁矿/H_2O_2和FeSO_4/H_2O_2两体系相比,M-Fe_3O_4/H_2O_2非均相类Fenton体系对橙黄Ⅱ(初始浓度为500mg·L~(-1))的降解效率明显提升.在最佳反应条件(pH=6,M-Fe_3O_4投加量为0.25g·L~(-1),H_2O_2投加量为4mL·L~(-1))下,橙黄Ⅱ脱色率达到92%,TOC去除率达到47%,为实际废水处理应用提供了实验支撑.     

原位合成可见光响应TiO_2/SnS_2及其光催化还原水中Cr(Ⅵ)的性质研究

本文以钛酸四丁酯、四氯化锡和硫代乙酰胺为原料,在无水乙醇-水-冰醋酸的混合溶剂中得到可见光响应TiO_2/SnS_2纳米复合材料,采用XRD、TEM、HRTEM、XPS和UV-vis等测试手段表征了产品的结构、组成和光学性质;以可见光(λ420 nm)为光源、K2Cr2O7水溶液为模型污染物,考察了所制产品和物理混合法所制的具有相同组成的PM-TiO_2/SnS_2的光催化活性.实验结果表明:得到了可见光响应的表面分散型TiO_2/SnS_2纳米复合材料具有比SnS_2纳米片、TiO_2纳米晶和PM-TiO_2/SnS_2纳米粉更高的可见光催化活性和良好的光催化稳定性;TiO_2和SnS_2具有匹配的能带结构,形成的表面分散型的异质结界面利于光生载流子有效分离和转移是ISTiO_2/SnS_2具有良好催化性能的重要因素.     

锰离子对Fenton反应的影响

Fenton反应是生物体内产生羟基自由基(.OH)的主要反应.Mn2+在体外可以参与类似反应生成.OH.在此基础上,本文利用自旋捕捉-ESR技术比较了Mn2+参与类Fenton反应(Fenton-like reaction)与Fe2+参与Fenton反应的能力,利用芳环羟基化(aromatic hydroxylation)反应-高效液相色谱法检测了Mn2+对Fe2+参与的Fenton反应的影响.利用电泳技术检测了上述反应产生的.OH对质粒DNA的损伤情况.结果显示,在实验条件下,Mn2+与过氧化氢(H2O2)反应产生.OH的能力仅为相同条件下Fe2+的5%左右.但Mn2+可以在Fenton反应中明显促进.OH的产生.     

Au@SiO_2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化

为了研究不同(Au@SiO_2和TiO_2)质量比的Au@SiO_2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO_2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO_2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J_(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO_2)∶m(TiO_2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J_(sc)为15.5 mA·cm~(-2),开路电压V_(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO_2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO_2外壳层对暗电流的有效抑制.     

光降解性丙烯酸系高吸水树脂的合成及其性能

针对丙烯酸系高吸水树脂在自然界存在可降解性差的问题,通过在淀粉接枝丙烯酸系高吸水树脂上负载纳米级TiO_2提高树脂在自然界中光降解能力.实验结果表明:采用Span-80为分散剂,反应体系最稳定;相同的光照时间和光照强度下,当淀粉用量(相对于丙烯酸+丙烯酰胺总质量)为35%,TiO_2粒径为18.7nm,TiO_2用量(相对接枝树脂质量)为4%时,树脂的吸水倍率最高达695,自然光照30d内接枝树脂降解率达75%以上.纳米TiO_2的引入有效提高了树脂的光降解性能.     

钼钴电荷补偿共掺TiO_2的光催化性能

为了研究过渡金属电荷补偿共掺TiO_2中载流子的分离与复合问题,本文采用溶胶-凝胶法制备了Mo单掺和(Mo+Co)共掺TiO_2,测量了样品的光催化性能.实验结果表明,Mo单掺TiO_2比(Mo+Co)共掺TiO_2有较低的载流子复合率以及更好的光催化性能.在不同比例(Mo+Co)共掺样品中,电荷完全补偿共掺样品的载流子复合率最高,而可见光催化效果却是所有共掺样品中最好的,其原因可能是它对可见光的吸收相对较高.讨论了钼钴电荷补偿共掺对载流子分离与复合的影响机制.     

纳米Au双壳层微球对染料敏化太阳能电池性能的优化

利用液相还原法制备的纳米Au双壳层Au@SiO_2@TiO_2(AST)微球,制备了一系列不同AST微球含量的复合光阳极及其染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).研究了不同含量AST微球对光阳极的光吸收以及DSSC性能的影响.研究表明,AST微球可显著增强光阳极的光吸收以及DSSC的短路电流密度(short-circuit photocurrent density,J_(sc))和光电转换效率(photoelectric conversion efficiency,PCE).当掺入AST微球的质量比(m(AST)∶m(TiO_2))为1.6%时,对应的DSSC具有最大的J_(sc)和PCE,分别为15.23mA·cm~(-2)和6.70%,相比于纯TiO_2光阳极DSSC,分别提高了26.3%和19.0%.电池性能的显著改善可归因于AST微球中Au颗粒的局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)和TiO_2薄膜壳层的共同作用,使得光阳极的染料吸附量增加,光吸收增强,从而显著提高了电池的J_(sc)和PCE.     

在具有现场合成H2O2电极的TiO2光催化反应体系中降解SDS

采用一种新型空气 (氧 )电极作现场光化学反应的 H2 O2 发生源 .该电极用空气中的氧作反应原料 ,在电极的电催化作用下生成 H2 O2 ,电流效率最高可达 90 % ,而且对溶液的 p H适应范围较广 .将这种新型的空气(氧 )电极引入光催化反应系中 ,使“光化学氧化反应”和“光催化氧化反应”同时发生在同一体系 ,在不改变光照条件下可提高有机污染物的光氧化速度 .本实验测定结果表明 :在含空气 (氧 )电极的光催化反应体系中 ,十二烷基磺酸钠 ( SDS)的降解速度比在两种独立体系中明显增大     

BiOBr/TiO_2异质结催化剂的制备及其可见光催化活性

将碱热法和溶剂热法相结合,制备了不同配比的BiOBr/TiO_2异质结催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等技术对其结构、形貌和光学性能进行表征,并探讨BiOBr和TiO_2的配比对罗丹明B(RhB)脱色率的影响。结果显示,该异质结催化剂由锐钛矿相TiO_2纳米颗粒附着生长在BiOBr花状球表面构成;BiOBr和TiO_2摩尔比为1∶2的BiOBr/TiO_2催化剂在可见光照射下催化反应15min,RhB脱色率达96.5%;催化剂循环使用4次后,RhB脱色率仅降低7.94%,稳定性较好。Mott-Schottky曲线表明,该催化剂光催化活性的提升主要是由于在BiOBr和TiO_2界面上形成了p-n结,使电子-空穴对得到有效分离。光催化机理研究结果表明,O·-2是光催化反应过程中的主要活性物种,RhB的脱色主要是由于脱乙基和苯环开环氧化导致。     

N,B,Fe-TiO_2催化剂的制备及其可见光催化性能

通过水热方法分别制备了N,B,Fe二元素掺杂和三元素掺杂的TiO2催化剂,并对各样品进行X射线衍射(XRD),紫外-可见漫反射(DRS),N2等温吸脱附、FT-IR等表征.制得的催化剂形貌为颗粒状,晶型主要以锐钛矿相为主,掺杂不影响催化剂的晶型,三元素掺杂TiO2催化剂具有较大的比表面积(220.1m2·g-1),三元素掺杂TiO2催化剂的禁带宽度为2.6eV.降解罗丹明B染料实验结果表明,N,B,Fe三元素掺杂的TiO2催化剂在400nm以上的可见光区有明显吸收,2h内降解率可达70.6%.分析表明,N,B的掺杂,减小了TiO2的带隙,Fe的掺杂,降低了光生电子和空穴复合的几率,三元素掺杂产生了协同效应,共同提高了TiO2在可见光的光催化效率.     

纳米TiO2气相光催化氧化苯胺的研究(Ⅰ)

以水玻璃为粘贴剂，稀硫酸溶液为固化剂，采用涂膜法在玻璃纤维布上制备了TiO2复合膜，并用扫描电子显微镜(SEM)观察了其表面形貌．用纳米TiO2复合膜作催化剂对大气环境中苯胺的气相光催化氧化进行了研究，考察了催化剂浓度、苯胺的初始浓度、水蒸气等因素对气态苯胺降解率的影响，并用傅立叶变换红外(FT—IR)光谱法分析了光催化反应中降解的产物．气相光催化苯胺后的实验结果表明：催化剂表面因中间产物的吸附导致失活，而采用把催化剂放置在太阳光下数日或用紫外灯光照一段时间便可使催化剂活性得到恢复．     

不同光源下累托石-TiO2降解染料废水

以TiCl4和累托石为主要原料制备了累托石-TiO2光催化剂，研究了在紫外光和太阳光下，其降解甲基橙溶液的光催化性能．实验结果表明：在紫外灯光下反应30min，分别以TiO2和累托石-TiO2为催化剂降解甲基橙溶液，甲基橙脱色率分别为50%和93％．催化剂在相同的制备条件下，累托石-TiO2的光催化活性约为TiO2的两倍；在太阳光下，分别以TiO2和累托石-TiO2为催化剂降解甲基橙溶液6h，甲基橙的脱色率分别为62．9％和87．6％．     

离子交换水解法制备纳米TiO2光催化剂

采用离子交换水解法制备出粒径小（20nm）、颗粒均匀的纳米TiO2粉末．利用阴离子交换树脂去除TiCl4溶液中的氯离子得到了TiO2溶胶，然后经过干燥、煅烧可得到纳米级的TiO2粉末．实验结果表明该法能够有效地将氯离子去除干净，简化了制备流程，缩短了制备时间．通过对橙黄Ⅱ的光催化降解实验，考察了制备过程中所用TiCl4溶剂、除氯离子程度、干燥方式、煅烧温度等因素对TiO2粉末光催化活性的影响，确定了最佳的制备条件．     

一种新型可光降解的PVC-OA-TiO_2纳米复合膜

采用包埋技术制备了一种新型可光降解的聚氯乙烯-草酸-TiO_2(PVC-OA-TiO_2)纳米复合膜,并研究了紫外光照射条件下该复合膜的光催化降解情况.结果表明,该纳米复合膜的光催化降解是一个氧化断链过程,经紫外光照射310 h后失重率达到55%,是PVC-TiO_2复合膜的2倍,是纯PVC膜的3.5倍,说明草酸的掺杂可以促进PVC-OA-TiO_2复合膜更快地被光降解.草酸作为一个良好的电子给体,能不可逆地与TiO_2表面产生的空穴或表面羟基反应,抑制电子和空穴的复合,从而显著提高PVC-OA-TiO_2的光催化降解速率.     

改性纳米TiO2固相光催化降解废弃聚氯乙烯

用偶联剂改性的纳米TiO2作催化剂，采用包埋法制备了一种新型的可光催化降解的纳米PVC-M-TiO2复合薄膜．在空气中紫外光照的条件下进行了该薄膜的光催化降解实验，并与以末改性的TiO2为催化剂的PVC-Un-TiO3复合薄膜的降解效率进行了比较，利用光照失重、傅立叶红外（FT-IR）光谱和扫描电子显微镜（SEM）等方法对光照前后复合薄膜进行厂分析表征．实验结果表明PVC-M-TiO2复合薄（TiO2质量百分含量为2％）膜在空气中能被有效的降解，连续光照480h后降解效率达到36．9％，明屁高于纯膜及未改性的PVC-Un-TiO2复合膜。     

吸收-光化学氧化法处理二氯甲烷废气研究

通过配置一定浓度的含二氯甲烷的有机废气,考察了UV、H2O2和Fenton等单一及组合氧化工艺氧化降解二氯甲烷的技术可行性．研究表明,UV／H2O2联合法对二氯甲炕的降解效果较好,其最优反应条件为30％H202用量1．5mL,初始pH=3～7,吸收液循环再生流量200mL·min^-1,紫外灯功率8w．此外,考察了UV／H2O2体系氧化降解二氯甲烷的动力学特性,结果表明,在紫外光强度稳定、液相反应物均匀分布、且H2O2用量过量的条件下,该氧化降解过程遵循准一级反应动力学方程．     

伊红-Y敏化硫掺杂TiO_2的制备及可见光光解水制氢性能

采用溶胶-凝胶法制得光催化剂TiO2和硫掺杂光催化剂S/TiO2,用浸渍法制得Eosin Y染料敏化的光催化剂EosinY-TiO2和EosinY-S/TiO2。以可见光光催化分解水制氢为探针反应考察了催化剂的活性。通过XRD、UV-V is漫反射对样品进行表征。发现伊红-Y的敏化扩展了TiO2和S/TiO2的可见光响     

高效BiOI/BiOBr可见光催化剂的制备、性能及机理研究

利用无机原料水热合成法制备BiOI/BiOBr复合可见光催化剂,通过XRD、SEM、EDS、DRS、I-t响应曲线等手段对催化剂的物相组成和光化学性能进行了系统表征.以RhB为目标污染物,考察了催化剂的光催化活性并对最优比例催化剂的稳定性进行评价,通过ESR分析和自由基捕获实验探究了RhB的光催化降解机制.研究结果表明:无机原料水热合成法可成功制备纯度高、结晶性能良好的BiOI/BiOBr复合可见光催化剂;BiOI的复合降低了BiOBr光催化剂的电子-空穴的复合,拓宽其可见光响应范围,提高了光催化降解活性,其中质量比为8%的BiOI/BiOBr活性最佳,可见光照21min后RhB的脱色率可达100%,是纯BiOBr的1.50倍,且重复使用5次后仍具有较高的光催化活性;复合催化剂光催化降解RhB的过程中,参与降解的主要活性物种为空穴(h+)和超氧自由基(·O-2).     

太阳能光催化降解水面石油的研究

制备了一种负载有纳米TiO2微粒能漂浮在水面与原油接触的光活性催化剂.测定了用这种光催化剂在紫外光源照射下对水面原油的光催化降解速率.报道了直接在太阳光照射下对水面原油的光催化降解实验结果.实验表明,TiO2光催化不仅能有效的降解水面石油污染物,并能抑制原油在自然氧化过程中形成的有害共聚物.