碳含量对C/TiO2复合材料光催化活性的影响

 通过热解单层分散在TiO2表面的蔗糖制得了碳均匀覆盖的C/TiO2复合材料,并采用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱和N2物理吸附等方法对复合材料进行了表征. 以亚甲基蓝和罗丹明B为模型化合物评价了C/TiO2复合材料在紫外和可见光照射下的光催化性能,考察了碳含量对催化活性的影响. 结果表明,光源不同,污染物不同,碳含量不同对催化活性的影响均不相同. 对于考察的三个碳含量的C/TiO2催化剂,在紫外光照射下,前驱体中蔗糖/氧化钛质量比为0.1时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝的活性最高,蔗糖/氧化钛质量比为0.2时制得的C/TiO2光催化降解罗丹明B的活性最高; 在可见光照射下,蔗糖/氧化钛质量比为0.05时制得的C/TiO2光催化降解亚甲基蓝和罗丹明B的活性都最高.     

环境化学实验“自制海藻酸钙包覆纳米铁降解亚甲基蓝速率常数的测定”

纳米铁系材料用于去除水体中的污染物是当前环境修复领域的研究热点之一。将自制的海藻酸钙包覆纳米铁材料用于降解亚甲基蓝的实验引入环境化学实验教学中具有极其重要的意义。实验过程包括制备海藻酸钙包覆纳米铁材料,绘制了亚甲基蓝的标准曲线,比较不同材料降解亚甲基蓝的效果,比较不同温度下海藻酸钙包覆纳米铁降解亚甲基蓝的效率,研究温度对其降解速率常数的影响。     

可见光响应的碳修饰纳米棒状p型CaFe2O4半导体光催化降解有机污染物

制备了C/CaFe2O4纳米棒复合材料,并考察了其光催化性能,同时深入研究了C修饰对CaFe2O4活性的影响.研究发现,复合材料的光催化降解活性与C和CaFe2O4的质量比密切相关.其最佳的碳含量为58 wt%,所得复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解速率常数达到0.0058 min-1,是铁酸钙的4.8倍.进一步研究表明,C修饰在CaFe2O4表面显著提高了样品对亚甲基蓝染料的吸附性能.吸附等温线结果发现,MB以单分子层形式吸附于CaFe2O4表面.总体而言,C覆盖在CaFe2O4表面可以使光生电子和空穴更有效的分离和传输,可以显著提高催化剂对MB的吸附性能,还可以增强样品对光的吸收能力,因而催化剂光催化降解MB性能增加.表征结果表明,复合光催化剂表面含有大量羧基和羟基基团,导致光催化剂表面带负电荷,从而有利于阳离子的MB的静电吸附.为了进一步验证该吸附机理,我们选择了另外两种染料分子,阳离子的罗丹明B和阴离子的甲基橙.结果显示,该光催化剂对罗丹明B同样具有较强的吸附能力和较好的光催化降解活性,但对甲基橙几乎没有吸附和光催化性能.这充分说明亚甲基蓝染料通过静电相互作用的形式吸附于催化剂表面,较好的吸附性能进一步促进了光催化剂的降解活性.为了讨论光催化机理,向反应体系中加入不同的捕获剂来研究光催化反应过程中产生的活性物种.研究显示,羟基自由基在光催化降解亚甲基蓝的反应中几乎没有作用,光生空穴发挥了次要作用,而超氧自由基在整个反应中发挥了主导作用.因此,光催化降解的机理如下:CaFe2O4在可见光激发下产生光生电子和空穴,电子快速转移到C材料的表面并与空气中的氧气反应生成超氧自由基,后者再与吸附在光催化剂表面的染料分子反应产生低毒或无毒的降解产物.此外,CaFe2O4价带上产生的空穴也可以直接将染料分子氧化成小分子产物.     

可见光响应的碳修饰纳米棒状p型CaFe_2O_4半导体光催化降解有机污染物（英文）

制备了C/CaFe_2O_4纳米棒复合材料,并考察了其光催化性能,同时深入研究了C修饰对CaFe_2O_4活性的影响.研究发现,复合材料的光催化降解活性与C和CaFe_2O_4的质量比密切相关.其最佳的碳含量为58 wt%,所得复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解速率常数达到0.0058 min~(-1),是铁酸钙的4.8倍.进一步研究表明,C修饰在CaFe_2O_4表面显著提高了样品对亚甲基蓝染料的吸附性能.吸附等温线结果发现,MB以单分子层形式吸附于CaFe_2O_4表面.总体而言,C覆盖在CaFe_2O_4表面可以使光生电子和空穴更有效的分离和传输,可以显著提高催化剂对MB的吸附性能,还可以增强样品对光的吸收能力,因而催化剂光催化降解MB性能增加.表征结果表明,复合光催化剂表面含有大量羧基和羟基基团,导致光催化剂表面带负电荷,从而有利于阳离子的MB的静电吸附.为了进一步验证该吸附机理,我们选择了另外两种染料分子,阳离子的罗丹明B和阴离子的甲基橙.结果显示,该光催化剂对罗丹明B同样具有较强的吸附能力和较好的光催化降解活性,但对甲基橙几乎没有吸附和光催化性能.这充分说明亚甲基蓝染料通过静电相互作用的形式吸附于催化剂表面,较好的吸附性能进一步促进了光催化剂的降解活性.为了讨论光催化机理,向反应体系中加入不同的捕获剂来研究光催化反应过程中产生的活性物种.研究显示,羟基自由基在光催化降解亚甲基蓝的反应中几乎没有作用,光生空穴发挥了次要作用,而超氧自由基在整个反应中发挥了主导作用.因此,光催化降解的机理如下:CaFe_2O_4在可见光激发下产生光生电子和空穴,电子快速转移到C材料的表面并与空气中的氧气反应生成超氧自由基,后者再与吸附在光催化剂表面的染料分子反应产生低毒或无毒的降解产物.此外,CaFe_2O_4价带上产生的空穴也可以直接将染料分子氧化成小分子产物     

CdS/ZnO复合光催化剂降解亚甲基蓝的研究

利用水热法合成具有层级片状结构的ZnO纳米片,再利用原位生长法得到不同CdS复合比的CdS/ZnO复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis)等手段对所制备的光催化剂进行了表征,并考察了CdS/ZnO在可见光下光催化降解亚甲基蓝溶液的催化性能。研究表明,经CdS修饰后,其光催化性能明显提高。当亚甲基蓝初始浓度为5mg·L~(-1),催化剂用量为2g·L~(-1)时,光反应240min后,亚甲基蓝的降解率高达96%。同时,对CdS/ZnO复合光催化剂可见光降解亚甲基蓝的催化机理进行了分析。     

一种水处理的新方法：金属卟啉和空气存在条件下光催化降解亚甲基蓝水溶液

在４５０Ｗ高压汞灯照射及聚对苯二磺酰氧苯基卟啉钻存在下,考察了亚甲基蓝降解过程中紫外－可见吸收光谱的变化,研究了空气光催化降解亚甲基蓝水溶液反应的动力学。实验结果表明,亚甲基蓝可迅速降解,并且符合一级动力学过程,其现观动力学常数Ｋ＝０．３５４３５ｈ＾－１,半衰期ｔ１／２＝１．９６ｈ,经光催化降解后,亚甲基蓝水溶液脱色率可达５７．４％;其ＣＯＤ浓度降低４３．１％。太阳光具有与高压汞灯相似的作用,这为     

氮掺杂石墨烯负载的硫化镉空心球纳米复合材料的光催化性能

通过无模板法一步合成了一种新型N掺杂石墨烯负载的CdS空心球复合材料. 采用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、紫外-可见光谱、N₂吸附-脱附、荧光光谱和X射线光电子能谱等技术对该材料进行了表征, 并在可见光照射下测试了其在降解亚甲基蓝和水杨酸中的光催化性能. 结果表明, 相对于氧化石墨烯负载硫化镉空心球和单独的硫化镉空心球, 氮掺杂石墨烯负载的硫化镉空心球具有更高的光催化活性和稳定性. 这是由于氮掺杂的石墨烯能充当优异的电子受体和传输体, 从而抑制了载流子的复合. 另外发现, 羟基自由基是可见光下降解亚甲基蓝的主要活性物种.     

高效稳定的Ag_xS的制备及其光催化性能(英文)

分别采用水热法(AgxS-H)和原位离子交换法(AgxS-IE)制备了AgxS.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射光谱、紫外可见近红外吸收光谱、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱和表面光电压测试对催化剂进行了表征.以光(λ≥420 nm)降解亚甲基蓝为模型反应,考察了AgxS的光催化性能.与AgxS-IE相比,AgxS-H具有较小的粒径、较大的禁带宽度、较低光生电荷复合率,因此具有较高的光催化活性.此外,AgxS-H还表现了较好的稳定性,循环使用五次仍能够保持较高的光催化活性.结果表明,AgxS光催化降解亚甲基蓝主要以羟基自由基氧化为主,光生空穴氧化为辅的光催化氧化过程.AgxS-H作为一种有效的光催化剂,在降解有机染料污水方面具有潜在的应用价值.     

一种水处理的新方法:金属卟啉和空气存在下光催化降解亚甲基蓝水溶液

在450W高压汞灯照射及聚对苯二磺酰氧基苯基卟啉钴存在下,考察了亚甲基蓝降解过程中紫外-可见吸收光谱的变化,研究了空气光催化降解亚甲基蓝水溶液反应的动力学.实验结果表明,亚甲基蓝可迅速降解,并且符合一级动力学过程,其表观动力学常数K=0.35435 h-1,半衰期t1/2=1.96 h.经光催化降解后,亚甲基蓝水溶液脱色率可达57.4%;其COD浓度降低43.1%.太阳光具有与高压汞灯相似的作用,这为以金属卟啉作光敏剂进行太阳能转化、贮能提供很大的应用潜能.光催化剂具有较好的光稳定性,可回收利用,而且反应结束后可自动沉降,避免二次污染.初步实验结果表明,该方法是一种具有应用前景的水处理方法.     

Fe_2O_3/TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能

在钛基体上采用阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列,采用化学浴方法在TiO2纳米管阵列上修饰了Fe2O3纳米颗粒。利用扫描电镜、X射线衍射和紫外可见漫反射光谱等手段对材料进行了表征,同时测试了材料的光电化学性能及其光催化降解亚甲基蓝染料废水的性能。结果表明,Fe2O3纳米颗粒的修饰将TiO2纳米管阵列的光响应拓宽至可见光区域,提高了光电流,Fe2O3/TiO2纳米管阵列的光电流是未修饰的TiO2纳米管阵列的9倍。而在光催化反应中,亚甲基蓝最高降解率可达80%,比未修饰的TiO2纳米管阵列高出30%。     

Co~(2+)掺杂的纳米TiO_2薄膜光催化特性及电化学阻抗谱研究

本文采用交流电沉积技术,在多孔氧化铝模板中合成出Co2+掺杂的纳米TiO2薄膜(Co2+/TiO2薄膜)。以次甲基蓝为降解物,研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在可见光下的催化性能,考察了阳极偏压对光催化活性的影响。用电化学阻抗谱(EIS)研究了纳米Co2+/TiO2薄膜在次甲基蓝溶液中的电化学行为,给出了相应的等效电路和半导体能带结构参数-空间电荷层宽度。研究表明,适量Co2+掺杂可以提高TiO2薄膜的光催化活性。在Co2+/TiO2膜电极上施加一定阳极偏压,使空间电荷层宽度增加,因此能有效实现光生电子-空穴分离,进一步提高次甲基蓝的光催化降解效率。     

影响TiO2薄膜光催化降解亚甲基蓝的因素

 用中频交流反应磁控溅射技术制备了具有良好光催化性能的TiO2薄膜,考察了紫外光源、反应器和溶液浓度对亚甲基蓝溶液光催化降解特性的影响. 结果表明,紫外光源对TiO2薄膜光催化降解性能有较大的影响; 在计算光催化降解速率时应充分考虑光解和光氧化的影响. 低压汞灯TUV为光催化降解的较好选择. 动态反应系统可以有效避免光解,显著提高光催化反应速度. TiO2薄膜具有很好的光催化性能,且性能稳定.     

Synthesis, property characterization and photocatalytic activity of the novel composite polymer polyaniline/Bi2SnTiO7

A novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )composite polymer was synthesized by chemical oxidation in-situ polymerization method and sol-gel method for the first time. The structural properties of novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) have been characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray spectrometry. The lattice parameter of Bi(2)SnTiO(7) was found to be a = 10.52582(8) ?. The photocatalytic degradation of methylene blue was realized under visible light irradiation with the novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) as catalyst. The results showed that novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )possessed higher catalytic activity compared with Bi(2)InTaO(7) or pure TiO(2) or N-doped TiO(2) for photocatalytic degradation of methylene blue under visible light irradiation. The photocatalytic degradation of methylene blue with the novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7) or N-doped TiO(2) as catalyst followed first-order reaction kinetics, and the first-order rate constant was 0.01504 or 0.00333 min(-1). After visible light irradiation for 220 minutes with novel polyaniline/Bi(2)SnTiO(7 )as catalyst, complete removal and mineralization of methylene blue was observed. The reduction of the total organic carbon, the formation of inorganic products, SO(4)2- and NO(3-), and the evolution of CO(2) revealed the continuous mineralization of methylene blue during the photocatalytic process. The possible photocatalytic degradation pathway of methylene blue was obtained under visible light irradiation.     

活性炭负载TiO2-Fe3O4磁性光催化剂的制备及性能

采用溶胶-凝胶法制备了易于固液分离的活性炭（AC）负载磁性光催化剂（TiO2-Fe3O4／AC）．样品通过SEM-EDX和X射线衍射法进行表征．通过在紫外光照射下降解亚甲基蓝评价其光催化降解能力．结果表明：负载22％Fe3O4的光催化剂（含20％TiO2和58％AC）的光催化活性最强（120min时亚甲基蓝的降解率达到87％,是纯TiO2的2．7倍）;磁性光催化剂可实现磁分离回收．     

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,     

纳米碳纤维固载TiO_2

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶胶通过静电纺丝法制备了PVP纳米纤维。将PVP纳米纤维直接固载在碳棒上,在250℃预氧化,850℃炭化,得到碳纳米纤维。将碳纤维渍取钛酸丁酯,200℃下热处理后在550℃空气中焙烧,制得负载型纳米TiO2。利用扫描电子显微镜、红外吸收光谱、X射线衍射等测试技术对纳米纤维进行了表征。并把负载型TiO2分散在亚甲基蓝溶液中,分析了TiO2固载纳米碳纤维的光催化活性。结果表明,在100mL20mg/L亚甲基蓝溶液中加入1.0mgTiO2固载碳纳米纤维,光催化降解40min后,亚甲基蓝的分解率接近75%。     

Heterogeneous photocatalysis of methylene blue over titanate nanotubes: effect of adsorption

Titanate nanotubes were synthesized with hydrothermal reaction using TiO(2) and NaOH as the precursors and subsequent calcination at 400°C for 2h. The products were characterized with SEM and XRD. Adsorption and photocatalysis of methylene blue over titanate nanotubes and TiO(2) were investigated. The results indicated that titanate nanotubes exhibited a better photocatalytic degradation of methylene blue in a simultaneous adsorption and photodegradation system than that in equilibrium adsorption followed by a photodegradation system, whereas TiO(2) showed no significant differences in photocatalytic activity in the two systems. The methylene blue overall removal efficiency over TNTs in the first system even exceeded that over TiO(2). The different catalytic performances of titanate nanotubes in the two systems were tentatively attributed to different effects of adsorption of methylene blue, i.e., the promoting effect in the former and the inhibition effect in the latter. Decantation experiments showed that the titanate nanotube photocatalyst could be easily separated from the reaction medium by sedimentation. Thus titanate nanotubes with high sedimentation rates and concurrent adsorption represent a new catalyst system with a strong potential for commercial applications.     

液相沉积法制备光催化活性TiO2薄膜和纳米粉体

采用液相沉积法，在35℃通过向六氟钛酸铵水溶液中添加硼酸和结晶诱导剂锐 铁矿型TiO2纳米晶，沉积出具有光催化活性的Ti02薄膜和纳米粉体．用XRD，AFM， 阶梯仪,UV-vis，BET法对Ti02薄膜和粉体的沉积条件、结构、厚度和性能进行了测 定和表征，并用亚甲兰的降解，评价了TiO2薄膜和纳米粉体的光催化活性．结果表 明，当反应物六氟钛酸铵与硼酸的摩尔比为1：2—1：4时，沉积的粉体和薄膜含有 锐钛矿相Ti02；经300℃热处理的Ti02薄膜和纳米粉体具有最高的光催化活性，它 的光催化活性是未经热处理前的5倍．本文还解释了经300℃热处理的薄膜和纳米粉 体具有最高光催化活性的原因．     

Preparation and Photocatalytic Property of Porous TiO_2 Film with Net-like Framework

By the UV-curing method, a porous TiO2 film with net-like framework has been prepared. The characte-rization results of the porous TiO2 film by means of SEM, TEM, XRD, and N2 adsorption-desorption analysis show that the net-like framework of the porous TiO2 film is composed of TiO2 nanoparticles, forming three dimensional porous structure. The porous TiO2 film exhibits higher photocatalytic activity for the degradation of methylene blue(MB) dye compared with the conventional dense TiO2 film.     

超声微乳法合成TiO2-SiO2催化剂可见光光催化降解亚甲基蓝

采用可见光下亚甲基蓝的光催化降解为模型反应,考察了超声微乳法经钛酸丁酯水解合成的纳米TiO2-SiO2催化剂的性能,并用XRD和BET对催化剂进行了表征。结果表明:硅胶的加入有效地提高了TiO2-SiO2催化剂的热稳定性,抑制了热处理过程中TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变和晶粒的长大。随着焙烧温度和TiO2含量的增加,TiO2的晶粒变大,但比表面积减少。TiO2-SiO2的光催化活性明显改善,可见光照射120min,31%TiO2/SiO2催化剂存在下,有84%亚甲基蓝光催化降解。31%TiO2/SiO2催化剂光降解亚甲基蓝的能力大大优于Degussa P-25和纯TiO2,其降解亚甲基蓝的反应速率常数分别为P-25和纯TiO2的8倍和10倍。