磁性光催化剂BiVO_4/Fe_3O_4降解亚甲基蓝的研究

本文用超声法将磁基体Fe3O4与BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4,采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段对样品的结构和形貌进行表征。以亚甲基蓝为降解对象,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性,并研究了光催化体系中光催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度、溶液的pH值、电子受体的存在对光催化过程的影响。结果表明,催化剂的最佳用量为2.0g/L,亚甲基蓝最佳初始浓度为10mg/L,溶液的最佳pH值为11,加入电子受体K2S2O8时,亚甲基蓝几乎完全降解。催化剂回收后连续使用3次,降解率仍然大于80%。     

超声协同TiO_2光催化脱除燃料油中有机硫的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2光催化剂,引入超声作用,以空气中的氧气为氧化剂,正辛烷为模拟油品对燃料油中硫化物的脱除进行了研究。考察了光照强度、催化剂用量、反应时间、二苯并噻吩(DBT)初始浓度、超声功率等因素对TiO2光催化二苯并噻吩溶液降解效率的影响。结果表明,引入超声后DBT的降解率提高了10%左右,并在TiO2用量为2 g/L,通气量为800 mL/min,光照距离20 cm,DBT初始浓度为600 mg/L,反应时间为150 min,超声功率为500 W的条件下,DBT降解率达到了72.6%。     

介孔结构K8SiMo11O39·2H2O/TiO2的合成及光催化性能研究

采用浸渍法制备K8SiMo11O39·2H2O/TiO2复合材料。用IR、XRD、TG-DTA等方法进行了表征。用N2吸附-脱附等温线考察了催化剂的比表面、孔径,表明产物为介孔材料。以标题化合物作为光催化剂催化降解甲基橙,探讨催化剂用量、甲基橙的初始浓度、过氧化氢的用量等条件对甲基橙脱色率的影响,结果表明:催化剂加入量为80 mg·L-1、甲基橙的初始浓度为10 mg·L-1,H2O2的用量为10 mL·L-1时,脱色率达到92%。     

铁锌柱撑膨润土催化剂的制备及其对甲基橙废水的光催化降解性能

采用微波辐照促进的溶胶浸渍法制备了铁锌柱撑膨润土催化剂;用制备的催化剂对甲基橙溶液在可见光照射下进行降解,探讨了铁负载量、H2O2质量浓度、溶液初始pH、反应时间和催化剂投加量对甲基橙降解率的影响,并考察了催化剂的重复利用性能.结果表明,在pH为3、H2O2质量浓度100mg/L、催化剂投加量1.5g/L、反应时间为2h条件下,甲基橙降解率可达97%.     

SiO2掺杂TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用实验室合成的SiO2掺杂TiO2作为催化剂,以甲基橙超声降解反应为模型,研究了各种因素对SiO2掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的影响.结果表明在SiO2掺杂TiO2催化剂作用下超声降解甲基橙的效果明显优于非掺杂的锐钛矿型TiO2的催化效果.SiO2掺杂TiO2催化剂用量在0.5～1.0g/L之间,超声波频率25kHz,输出功率1.0W/cm2,pH为1.0～3.0时,在甲基橙水溶液初始浓度20mg/L的条件下,80min,降解率达到了98%以上,COD的去除率也达到了99.0%.因此,SiO2掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景.     

超声波-二氧化钛光催化耦合法降解高效氯氰菊酯

采用超声波-TiO2光催化耦合法降解高效氯氰菊酯,考察了高效氯氰菊酯初始浓度、降解时间、溶液pH、催化剂用量等对高效氯氰菊酯农药残留的降解效果,并利用水果进行了实物模拟.结果表明:利用超声波-TiO2光催化耦合法能够有效地降解高效氯氰菊酯农药残留.在弱酸环境中,当纳米TiO2投放量为1.2g/L时,经2h超声催化降解,不同浓度的高效氯氰菊酯农药稀释液均被有效降解,降解率最高可达98.3%.     

TiO2催化超声降解亚甲基蓝溶液

采用高温活化处理过的普通锐钛型TiO2为催化剂,研究了各种因素对亚甲基蓝超声降解反应的影响.结果表明:在普通锐钛型TiO2作用下,亚甲基蓝的超声降解效果明显优于单纯超声降解.降解动力学符合一级反应.在超声波频率 40kHz,输出功率 50W,催化剂用量 1. 0g/L,pH为 5. 16, 40℃,亚甲基蓝水溶液初始浓度 5mg/L的条件下, 120min左右降解率即可达到 80 %以上.     

H2O2/TiO2超声协同光降解活性艳橙的研究

以活性艳橙溶液为模拟废水,通过H₂O₂/TiO₂超声(US)协同作用光降解活性艳橙溶液,探讨了TiO₂催化剂用量、H₂O₂用量、活性艳橙溶液的初始浓度、pH值、TiO₂催化剂锻烧温度等对活性艳橙溶液降解率的影响,并比较了几种不同作用方式对活性艳橙溶液的降解效果.结果表明:UV/H₂O₂/TiO₂/US协同作用降解活性艳橙溶液的效果最好;当活性艳橙溶液的初始浓度为20 mg·L^-1,pH＝5,TiO₂用量为0.4 g·L^-1,H₂O₂用量为0.4 ml·L^-1时,降解率可达92.06%.     

Cu(Ⅱ)/TiO2/H2O2联合体系中甲基橙的太阳光催化降解

以钛酸四丁酯[Ti(OC4H9)4]为原料通过回流水解,制备了过渡金属Cu(Ⅱ)离子掺杂的TiO2光催化剂.通过TG DTA,IR,XRD对其进行了表征.结果表明:未经热处理的Cu(Ⅱ)/TiO2粉体为锐钛矿和板钛矿的混合晶型.在H2O2存在,太阳光照射下,甲基橙在该悬浮体系中迅速褪色降解,5min内降解率达90%以上.同时研究了pH值、H2O2浓度、甲基橙用量、光照条件、分散方式等对光催化剂活性的影响.     

H2O2氧化降解海藻酸钠

研究了清洁高效的氧化剂H2O2对海藻酸钠的降解,探讨了溶液pH值、反应温度、H2O2用量及金属离子浓度对降解速度的影响. 结果表明,随着溶液pH值的降低、反应温度的升高及H2O2用量的增加,降解速度加快. 当反应pH=5.3、反应温度50 ℃、H2O2用量0.5%时,反应2 h即可降低海藻酸钠的分子量. 4 mg/L的Cu2+或Fe2+可明显加快降解速度,反应30 min的粘度变化相当于不加Cu2+或Fe2+时300 min的变化. GPC结果表明,海藻酸钠被氧化降解后,分子量下降,分布变宽;FTIR显示降解前后海藻酸钠的糖环结构没有改变,主要是糖苷键的断裂.     

以工业粉煤灰为原料制备 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂及其催化性能

2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚(DNBP)作为杀虫剂、除草剂和烯烃基芳香族化合物阻聚剂而被广泛地应用于工农业生产中.在 DNBP生产和使用过程中,会产生大量难以降解的有机废水,从而对人类和生态环境造成极大危害.因此,开展含 DNBP废水的处理技术和方法研究具有重要的现实意义. TiO2半导体材料由于具有良好的光化学特性和电化学行为,近几十年来一直是光催化领域的研究热点.在能量等于或大于 TiO2的带隙能级的辐照光照射下, TiO2可以产生光生电子/空穴对(e-/h+).光生电子和空穴分别与 TiO2表面被吸附的 H2O和 O2分子反应,生成具有强氧化性的活性羟基自由基(?OH),对硝基酚类有机污染物具有较强的降解能力. TiO2光催化反应属于非均相反应,反应在催化剂的表面进行,催化剂对污染物的吸附是影响其催化降解性能的重要因素.但是,传统 TiO2光催化剂存在比表面积小,对有机污染物吸附能力差,光生电子与空穴易于复合等缺陷,限制了 TiO2光催化技术的进一步发展和在水处理领域中的大规模应用.我们基于气凝胶具有多孔性、大比表面积和高孔隙率的特点,以富含硅、铝的工业废弃物粉煤灰为反应原料,首先利用碱熔法和常压干燥技术制备出 SiO2-Al2O3气凝胶.在此基础上,以钛酸四丁酯(TBOT)为反应前体, SiO2-Al2O3气凝胶为载体,利用酸催化溶胶-凝胶法(sol-gel)制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂.利用 X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附(BET)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等分析测试技术对所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂结构进行了表征.结果显示,在 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂中,粒径尺寸为10~30 nm的锐钛矿型 TiO2纳米颗粒均匀分散在 SiO2-Al2O3气凝胶载体上. TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂呈现典型介孔材料的 IV型等温线. SiO2-Al2O3气凝胶的加入极大提高了 TiO2光催化剂的比表面积和对有机污染物的吸附性能,但是对 TiO2光波吸收范围影响不大.在制备出 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂基础上,进一步对其在可见光条件下的光催化性能进行了研究.以500 W的 Xe灯光源模拟自然太阳光, DNBP为探针污染物分子,系统考察了可见光照射条件下溶液 pH值、光催化剂用量、光反应时间、DNBP溶液初始浓度不同因素对 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂催化活性的影响.结果表明, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP有机污染物的吸附率和光降解率明显高于纯 TiO2样品.在 DNBP溶液初始浓度为0.167 mmol/L, pH =4.86,催化剂用量6 g/L,光照时间5 h的条件下, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率几乎高达100%.根据 Langmuir-Hinshelwood方程,在低浓度下光催化降解反应符合一级反应动力学.所制备的 TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂具有良好的稳定性和重复利用性能.重复利用5次后, TiO2/SiO2-Al2O3气凝胶三元复合光催化剂对 DNBP的降解率仍高达90%以上.利用紫外-可见分光光度计、气相-质谱联用仪对 DNBP降解中间产物进行了分析,探讨了 DNBP的光催化降解机理.     

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.     

紫外/TiO2/芬顿复合工艺增强在近中性pH值下对布洛芬的降解能力

药品及个人护理品(PPCPs)造成的潜在环境污染已引起广泛关注. 布洛芬(IBP, 2-(4-异丁基苯基)丙酸)作为苯丙酸类非甾体抗炎药物, 是一种在水环境中广泛检测到的PPCPs类物质. 水环境中的IBP主要来自制药企业排放和人体代谢物, 因IBP具有不易挥发、物理性质稳定、半衰期较长和不易被生物吸收等特点, 其在环境的残留浓度较高且污染风险大. 目前,传统的水处理工艺并不能有效治理水中的IBP, 比如: 混凝剂和絮凝剂对IBP的去除效率低, 吸附和膜处理运行成本过高且不能矿化IBP. 近年兴起的光催化技术利用·OH和O2·-等强氧化性活性物种降解水中有机污染物, 将其彻底矿化, 实现污染物的无害处理. 光催化技术适用于常温、常压和中性pH环境, 该环境特点与污水环境十分匹配, 适合应用. 但异质光催化通常发生在催化剂表面, 有效反应活性位少, 反应速率不够高. 相比而言, 同质芬顿反应能够均匀、快速地在整个溶液中发生反应, 但芬顿反应必须在酸性条件下才可以进行.本文整合了异相光催化和均相光-芬顿反应的优点, 设计了紫外/TiO2/芬顿(PCF)复合工艺, 评估了在中性pH下对典型的PPCPs布洛芬的降解效果. 对比实验结果表明, PCF复合工艺对IBP的降解速率比传统的UV, UV/H2O2, Fenton, 光-Fenton和光催化快得多. 动力学分析发现, IBP的降解遵循两阶段的一级反应动力学, 且速率常数k1> k2. 本研究进一步优化了运行参数, 确定IBP降解的最佳条件为: pH = 4.2, [Fe2+]0= 0.20 mmol/L, [Fe2+]0/[H2O2]0= 1/40, [TiO2]0= 1.0 g/L. pH值的增加造成IBP降解速率略微降低, 但在30 min反应时间内, 中性pH (6.0-8.0)与最佳pH条件下的降解效率完全相同, 证明PCF在中性pH下进行水处理切实可行. 数据分析发现, lnk1和lnk2均与1/pH0, [IBP]0, [H2O2]0, [H2O2]0/[Fe2+]0和ln[TiO2]0线性相关, 据此建立了IBP去除效率的数学预测模型, 通过验证发现, 动力学模型曲线与实验数据高度契合, 表明模型的有效性高.     

氟离子对TiO2/膨润土光催化降解酸性桃红的影响

研究了在紫外光照射下, 添加氟离子对P25(锐钛矿)和TiO2/膨润土光催化降解酸性桃红(SRB)的影响. 紫外可见光谱测定结果表明无氟的反应体系, pH值越小, 光降解速率越快; pH值固定, 添加氟离子越多, 反应速率越快, 在TiO2/膨润土催化剂上, 当氟离子浓度达到一定程度时, 反应速率不再变化. 在P25和TiO2/膨润土催化剂上, 添加氟离子对H2O2的产生量影响不同, 通过电子顺磁共振(EPR)技术探测到了超氧自由基和羟基自由基, 这两个体系添加氟离子对其产生强度影响不同, 这可能是因为TiO2/膨润土催化剂为层状结构, BET 比表面积较大, 经XRD和TEM测试表明其晶粒直径约为57.9 nm. TiO2/膨润土催化剂连续循环使用11次, 光催化活性基本不变, 这个现象说明TiO2/膨润土催化剂既易于从分散体系中分离出来, 而且其稳定性也好, 它是一个有应用前途的催化剂.     

Using microwave along with TiO<Subscript>2</Subscript> for degradation of 4-chloro-2-nitrophenol in aqueous environment

In this project, microwave (MW) irradiation, photolysis, and photo catalyst were used for degradation of 4-chloro-2-nitro phenol (4-C2NP) in aqueous environment. The influence of main operating parameters such as initial pH, initial concentration of 4C2NP, power dissipation and the dosage of TiO2 on the degradation efficiency has been investigated. The optimum conditions was obtained such as initial concentration of 4C2NP at 30 mg L^?1, initial pH at 6, power dissipation at 16 W for UV irradiation, and the amount of TiO₂ at 0.2 g L^?1. The removal of 4C2NP and chemical oxygen demand (COD) after 100 min of reaction in the combined method (MW/UV/TiO₂) was obtained as 80.5% and 47.3%, respectively. Almost all processes are followed from the pseudo first order kinetics and the degradation rate of 4C2NP obeyed the following order: UV/TiO₂/MW > UV/TiO₂ > MW/UV > UV>MW.     

SiO2改性的V2O5-MoO3/ TiO2催化剂抗碱中毒性能研究

以陶瓷为骨架,用溶胶凝胶法和浸渍法制备了V₂O₅-MoO₃/ TiO₂催化剂,并用SiO₂进行改性。采用浸渍法模拟碱K中毒,研究了SiO₂改性前后催化剂中毒脱硝效率的变化,并通过BET、H₂-TPR、NH₃-TPD等技术手段对催化剂进行了表征。结果表明,加入SiO₂后,催化剂的比表面积明显提高。SiO₂改性后新鲜催化剂还原温度向低温方向迁移10 ℃左右,氧化还原能力得到了提高,其表面酸强度和酸量也得到较大的提高。反应评价结果表明,SiO₂改性可以提高催化剂抗碱中毒的性能。     

纳米金红石型TiO2催化超声降解亚甲基蓝溶液

水溶性染料是印染工业中污染治理的主要对象,由于它们大多含有苯环,目前所使用的化学和生物等处理方法效果均不佳。而以半导体为催化剂的光催化处理方法对单一染料和实际印染废水处理效果较好。本文采用高温处理过的纳米TiO2作催化剂对亚甲基蓝溶液进行降解,大大缩短了降解时间,提高了降解率,60min降解率即可达66．8％,120min降解率则可达80％以上。而且发现利用超声波来替代紫外光对亚甲基蓝进行降解时,     

Li-Mn/WO_(3)/TiO_(2)固体酸催化剂的制备及其甲烷氧化偶联催化性能研究北大核心CSCD

Li-Mn/WO_(3)/TiO_(2)催化剂具有良好的低温OCM催化性能,采用浸渍法制备Li-Mn/WO_(3)/TiO_(2)催化剂,并详细考察WO_(3)对催化剂物理化学性质及催化性能的影响.利用X射线衍射(XRD)、CO_(2)程序升温脱附(CO_(2)-TPD)、O_(2)程序升温脱附(O_(2)-TPD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对催化剂进行了研究,发现WO_(3)的添加提高了C_(2)选择性,并有效抑制了深度氧化.XRD与CO_(2)-TPD结果表明,WO_(3)的添加不仅有利于金红石型TiO_(2)的形成而且能够中和催化剂表面的强碱位,从而抑制了深度氧化反应.O_(2)-TPD和H_(2)-TPR结果表明,WO_(3)的添加降低了晶格氧(O^(2-))移动性,进而提高了反应的C_(2)选择性.此外,WO_(3)的添加促使了低温氧化偶联活性物种MnTiO_(3)的形成并提高了活性物种的分散性,因此提高了催化剂甲烷氧化偶联的反应活性和选择性.所有Li-Mn/x%WO_(3)/TiO_(2)催化剂中,Li-Mn/5%WO_(3)/TiO_(2)催化剂显示出最佳的OCM反应性能.在750℃,CH_(4)∶O_(2)∶N_(2)=10∶4∶5,GHSV=2280 mL·g^(-1)·h^(-1)条件下,最高的C_(2)产物收率可达16.3%.     

TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用经过处理后工业生产的TiO2作为催化剂,以超声降解甲基橙反应为模型,研究了各种因素对。TiO2催化超声降解的影响。研究表明,在TiO2催化剂作用下超声降解甲基橙的效果明显。TiO2催化剂用量在0．3～0．5g／L之间,超声波频率25kHz,输出功率1．0W／cm^2,pH=1．0时,甲基橙水溶液初始浓度为20mg／L的条件下,90min左右基本可全部降解,COD的去除率达到99．0％。