PW_(11)O_(39)Co(Ⅱ)(H_2O)~(5-)的均相及异相体系可见光催化性能研究

以模型污染物罗丹明B(RhB)的光降解为探针,评估了Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co髤(H2O)5-(PW11Co)及其异相体系PW11Co/D301R的可见光催化活性,提出了光催化反应的机理,同时考察了催化剂用量、溶液酸度以及溶液中PW11Co和RhB的相互作用对RhB可见光催化降解速率的影响。实验结果表明,PW11Co均相体系及其异相体系PW11Co/D301R对RhB的可见光降解均有较高的光催化活性,但PW11Co/D301R的光催化活性更高。导致RhB降解的主要是羟基自由基。与PW11Co均相体系相比,在PW11Co/D301R异相体系中由于PW11Co与RhB的配位作用大为减弱,同时D301R对RhB具有富集作用,因而大大提高了RhB的光催化降解速率。     

PW11O39Co（Ⅱ）（H2O）5-的均相及异相体系可见光催化性能研究

以模型污染物罗丹明B（RhB）的光降解为探针,评估了Keggin型钴取代杂多阴离子PW₁₁O₃₉Co（Ⅱ）（H₂O）^5-（PW₁₁Co）及其异相体系PW₁₁Co/D301R的可见光催化活性,提出了光催化反应的机理,同时考察了催化剂用量、溶液酸度以及溶液中PW₁₁Co和RhB的相互作用对RhB可见光催化降解速率的影响。实验结果表明,PW₁₁Co均相体系及其异相体系PW₁₁Co/D301R对RhB的可见光降解均有较高的光催化活性,但与PW₁₁Co相比,PW₁₁Co/D301R的光催化活性更高。导致RhB降解的主要是羟基自由基。与PW₁₁Co均相体系相比,在PW₁₁Co/D₃₀₁R异相体系中由于PW₁₁Co与RhB的配位作用大为减弱,同时D301R对RhB具有富集作用,因而大大提高了RhB的光催化降解速率。     

Hg掺杂CdS的制备及可见光降解有毒有机污染物

采用镉硫共沉淀方法制备了Hg掺杂CdS(Hg_xCd_1-xS)光催化剂,运用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱对所制备的催化剂进行了表征;利用可见光催化降解罗丹明B(Rhodi-amine B,RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,对Hg_xCd_1-xS可见光催化活性进行了研究,通过跟踪RhB降解过程中吸收光谱的变化和总有机碳(TOC),评价了Hg_xCd_1-xS对有机物的氧化降解及深度矿化能力.结果表明:Hg_xCd_1-xS催化剂为立方晶型,Hg的最佳掺杂量为5%,其禁带宽度约为2.15 eV,对RhB和2,4-DCP均有较好的降解效果,实验条件下30 min RhB褪色率为100%,RhB的30 h矿化率为45.5%,2,4-DCP的16 h降解率达55%.Hg_xCd_1-xS可见光光催化降解RhB具有较高的稳定性,Hg的掺杂能有效降低CdS光腐蚀问题.通过ESR跟踪测定光催化反应过程中产生的自由基,表明降解过程涉及·OH机理.     

Keggin型铬取代杂多阴离子/D301R可见光催化性能

将Keggin型铬取代磷钨杂多阴离子PW11O39Cr(Ⅲ)(H2O)4-(PW11Cr)负载于弱碱性阴离子交换树脂D301R表面,制备了固体光催化剂PW11Cr/D301R,并以模型污染物罗丹明B(RhB)的降解为探针评估了该催化剂的可见光催化活性,讨论了光催化反应机理,同时考察了催化剂剂量、溶液pH值和溶液中常见离子对RhB可见光催化降解反应的影响以及催化剂的稳定性。 实验结果表明,当PW11Cr/D301R的剂量为100 mg时,10 μmol/L RhB水溶液暴露在200 W金卤灯下进行照射,RhB完全降解所需的时间仅为30 min,比PW11Cr均相体系缩短了3倍;反应180 min总有机碳(TOC)去除率约为84%。 催化剂剂量、溶液pH值和溶液中存在的Cl-、SO2-4和PO3-4对RhB光催化降解反应的速率均有一定影响。 催化剂循环实验显示经循环使用7次后催化剂的活性几乎没有损失。     

Keggin型铬取代杂多阴离子/阴离子交换树脂的可见光催化性能

将Keggin型铬取代磷钨杂多阴离子PW11O39Cr(Ⅲ)(H2O)4-(PW11Cr)负载于弱碱性阴离子交换树脂D301R表面,制备了固体光催化剂PW11Cr/D301R,并以模型污染物罗丹明B(RhB)的降解为探针评估了该催化剂的可见光催化活性,讨论了光催化反应机理,同时考察了催化剂剂量、溶液pH值和溶液中常见离子对RhB可见光催化降解反应的影响以及催化剂的稳定性。实验结果表明,当PW11Cr/D301R的剂量为100 mg时,10μmol/L RhB水溶液暴露在200 W金卤灯下进行照射,RhB完全降解所需的时间仅为30 min,比PW11Cr均相体系缩短了3倍;反应180 min总有机碳(TOC)去除率约为84%。催化剂剂量、溶液pH值和溶液中存在的Cl-、SO2-4和PO3-4对RhB光催化降解反应的速率均有一定影响。催化剂循环实验显示经循环使用7次后催化剂的活性几乎没有损失。     

CdS修饰TiO2纳米带制备及光催化降解有毒有机污染物

以硫酸钛为原料,在210℃低温下,水热制备TiO₂纳米带.通过沉淀法用CdS修饰TiO₂纳米带表面,制得TiO₂@CdS复合光催化剂,采用XRD、TEM和反射紫外对其结构及光化学特性进行初步表征.以可见光(λ≥450 nm)光催化降解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)、水杨酸(Salicylic Acid,SA)及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,2,4-DCP)为探针反应,研究反应温度、介质和负载CdS对TiO₂@CdS结构性能的影响.结果表明,所制备的TiO₂纳米带分散性好.复合粉末由锐钛矿相TiO₂和立方相CdS组成.常温25℃中性介质中用CdS修饰的TiO₂的活性,在可见光照射下,为单纯TiO₂纳米带的29倍.同时,TiO₂也促进了CdS可见光光催化活性的提高.通过跟踪降解体系紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,结果发现TiO₂@CdS/vis体系在pH 7.0时,对SA的降解率较TiO₂纳米带有显著地提高,反应15 h和21 h后,RhB和2,4-DCP的矿化率分别可达到47.8%和30.8%.     

纳米TiO2低温制备及光催化降解有毒有机污染物

通过设计不同的实验方案低温（180℃）制备得到纳米TiO2,并在紫外光（λ≤387nm）照射下利用有机染料罗丹明B（Rhodamine B,RhB）光催化降解为探针反应,以有机污染物降解活性最佳为目的,优选低温制备得到纳米TiO2最佳方案．结果表明以Ti（SO4）2为原料,在低温条件下通过蒸汽热法制得TiO2为最佳方案．对制备高催化活性的纳米TiO2利用透射电子显微镜（TEM）,X射线衍射仪（XRD）对其进行了物理特性及光化学性质的初步表征,探讨了纳米TiO2制备时反应温度和反应时间对其粒径大小、晶型转变以及光催化活性的影响．实验结果表明：在以紫外光（λ≤387nm）照射下的探针反应有良好的光催化降解效果为条件,优选低温制备得到纳米TiO2最佳反应温度为180℃,最佳反应时间为12h．通过紫外-可见光谱（UV—vis）、红外光谱（FTIR）和总有机碳（TOC）的测定分析,发现UV／TiO2体系在pH=3．00的条件下,能使RhB发生有效的降解和矿化,矿化率达到93．2％．     

异相Fenton光催化对有毒有机污染物的降解

以蒙脱石-K10(Montmorillonite K10)作为Fe3 的载体制备异相Fenton催化剂(Mot-Fe),并用此催化剂在可见光(λ>420 nm)照射下研究其降解染料罗丹明B(Rhoda-mine B,RhB)和2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP)。研究表明,选定的Mot-Fe/H2O2体系能有效地降解RhB,反应300 min脱色完全,总有机碳(TOC)去除率达85.2%,反应过程中主要涉及到.OH自由基的产生和参与。可见光照射下,对DCP/Mot-Fe/H2O2体系,TOC的去除率达到51.6%。催化剂具有比较好的稳定性,能够重复使用。     

可磁回收CoFe2O4/RGO/BiOBr复合光催化剂的制备及性能

通过溶剂热法制备了一种可磁回收CoFe₂O₄/RGO/BiOBr（CRB）三元复合光催化剂。利用TEM、XRD表征了该光催化剂的微观形貌和晶体结构。在可见光驱动下降解亚甲基蓝（MB）和诺氟沙星（NFX）,探讨了光催化剂的光催化活性与稳定性,结果表明,制备得到的CRB复合光催化剂具有最佳的光催化性能,对MB（20 mg/L）的降解率在30 min能达到82.2%,光照60 min能降解81.7%的NFX（5 mg/L）。利用外加磁场将CRB复合光催化剂分离后进行了五次循环实验,该复合光催化剂对MB和NFX的降解率仍能分别达到80.2%和78.8%。结合UV-vis DRS、PL和EIS,研究了其光催化性能变化的原因。最后基于能带结构理论公式,推导出了磁性CRB体系的光催化降解机理。      

高分子金属卟啉光催化氧化处理废水

 将高分子金属卟啉聚中位四（4,4’－联苯二磺酰基）氧基苯基钴卟啉用于多相光催化体系,在温和条件下成功地降解了有机染料吖啶橙．实验结果表明,降解反应符合一级动力学方程lnct＝2．52052－0．56546t（R＝－0．99704）,经8h的反应以后,染料溶液完全褪色．将此光催化剂用于混合染料、染料废水、化工厂废水及生活污水的处理,脱色率可达68％,COD去除率可达58％．通过对高压汞灯、碘钨灯和自然光等各种光源进行比较,发现在太阳光照射下,金属卟啉光催化氧化降解有机污染物的效率更高、速度更快、降解更完全．     

Visible Photocatalytic Degradation of Rhodamine B Using Keggintype Cr（Ⅲ）-Substituted Heteropolyanion PWllO39Cr（Ⅲ）（H2O）4-

为了利用太阳光能去除水体有机染料污染物,以Keggin型铬取代杂多阴离子PW11O39Cr（III）（H2O）4-（PW11Cr）为光催化剂, 详细研究在可见光照射下PW11Cr对水体有机染料污染物罗丹明B（RhB）的光催化降解作用, 考察RhB和PW11Cr初始浓度以及溶液pH对RhB可见光催化降解速率的影响, 并通过可见吸收光谱和荧光发射光谱研究水溶液中PW11Cr和RhB的相互作用, 提出PW11Cr光催化作用的机理. 实验结果表明,含有50 μTTmol·L-1 PW11Cr和10 μTTmol·L-1 RhB的水溶液在200 W可见光下照射120 min, RhB的降解率达到100%,总有机碳去除率约32%. 在PW11Cr浓度较大和pH〈3.5的酸性条件下, PW11Cr与RhB之间易发生络合, 导致RhB光降解速率变慢,而PW11Cr浓度为50 μTTmol·L-1和溶液接近中性条件下, RhB的光降解速率较快.     

氮掺杂Bi2O3光催化剂可见光催化降解2,4-二氯酚

采用自制的Bi2O3及氮掺杂Bi2O3(N-Bi2O3)光催化剂,以卤钨灯为光源,在可见光下对2,4-二氯酚进行光催化降解.结果表明,N-Bi2O3较Bi2O3具有更高的可见光催化活性.当N-Bi2O3光催化剂投加量为2.0 g/L、2,4-二氯酚初始浓度为20 mg/L和pH =7时,光催化反应320 min,2,4-二氯酚的降解率最高可达到91.5％.2,4-二氯酚的光催化反应初活性与其浓度之间的关系符合Langmuir-Hinshelwood动力学速率模型.对降解过程中总有机碳及Cl-测试结果表明,N-Bi2O3光催化剂能较好地完成对2,4-二氯酚的深度矿化及脱氯.     

席夫碱铁-TiO2复合物光催化降解有毒有机污染物

运用化学合成方法制备了双(5-磺酸钠水杨醛)邻苯二胺席夫碱[N,N -Bis-schiff-base-5-sulfonate-salicylalidene- o-phenylenediamine sodium, SSPA]铁(III)配合物(FeSSPA), 采用无机钛盐醇解法制备了席夫碱铁-TiO₂复合物催化剂(FeSSPA-TiO₂). 通过紫外-可见反射光谱(UV-Vis DRS)、透射电镜(TEM)对制备催化剂进行了表征. 利用FeSSPA-TiO₂可见光(λ＞420 nm)激发活化分子氧降解有机染料罗丹明B (Rhodamine B, RhB)、无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol, 2,4-DCP)及水杨酸(Salicylic acid, SA), 研究了FeSSPA-TiO₂的光催化性能. 结果表明, FeSSPA-TiO₂光催化剂在pH 6.7, 可见光照射条件下, 80 min RhB褪色率达到100%, 20 h小分子2,4-DCP, SA的降解率分别达到67%, 100%. 在实验条件下, 33 h对RhB矿化率达到70.5%. 通过反应过程中氧化物种的测定, 发现降解过程主要涉及超氧自由基( )的氧化机理.     

有毒难降解有机污染物的光催化降解

有毒难降解有机污染物的光催化降解在原理、过程和效率等方面仍然存在着巨大的挑战,特别是光催化剂的构效关系、可见光的利用、分子氧的活化和污染物分子矿化分解的机理仍然是今后的研究热点.本文就近年来在半导体光催化和负载型铁离子光催化降解有毒有机污染物的两个重要方面的研究进展进行了评述.     

Ru掺杂BiOBr空心微球的原位合成及其光催化CO_2还原和有机污染物降解性能研究

采用水热法原位合成了Ru掺杂BiOBr空心微球(Ru/BiOBr)复合光催化剂,并对其进行了XRD、 SEM、 TEM、 EDS、 DRS、 EIS等表征.结果表明,所合成的BiOBr材料是由许多小厚度的交错纳米片自组装而成的,同时Ru纳米颗粒成功负载到BiOBr表面,该复合材料对还原CO_2和降解有机模拟污染物(罗丹明B, RhB)具有良好的光催化性能.当Ru的掺杂量为0.4%时复合材料的光催化活性最佳, 4 h后甲醇产量可达1103μmol/g_(cat),并且60 min内对RhB的降解率达到98%.除此之外,还讨论了复合材料的光催化机理和稳定性.     

TiO2的低温制备及其对有毒有机污染物的降解

溶胶水热法制备了TiO₂粉末,用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)和透射电镜(TEM)对TiO₂进行了初步表征,结果显示:纳米TiO₂主要为锐钛矿相(含板钛矿相(121)),比表面积为106.2 m²/g.在紫外光(λ≤387 nm)照射条件下,以有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)的紫外光(λ≤387 nm)光催化降解试验为探针反应,低温(50℃)下制备的TiO₂粉末具有较高光催化活性,对RhB和2,4-DCP有较好的降解效果.通过分析紫外-可见光谱(UV-Vis)、红外光谱(FTIR)和总有机碳(TOC)测定,发现TiO₂/UV体系能使RhB和2,4-DCP发生有效的降解,反应5 h后RhB和7 h后2,4-DCP的矿化率分别达到81.2%和86.8%.同时,采用辣根过氧化物酶(POD)、N,N-二乙基对苯二胺(DPD)分光光度法和苯甲酸荧光光度法分别测定了在降解过程中H₂O₂和羟基自由基(.OH)的变化,表明TiO₂光催化机理涉及到.OH历程.     

BiPO4@Ag3PO4核/壳异质结的制备及光催化性能

采用简单的水热法结合离子交换法制备了BiPO4@Ag3PO4核/壳异质结光催化剂,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对催化剂的形貌、组成、晶型和光物理性质等进行了研究,用罗丹明B(RhB)为模拟水体中有机污染物分别在可见光和模拟太阳光照条件下对催化剂的催化活性进行了测试.结果表明,负载Ag3PO4的BiPO4微米棒具有较高的可见光响应,其核/壳异质结结构有利于光生电子-空穴对的有效分离和提高对RhB的光催化降解效率,在可见光和模拟太阳光照射条件下分别在60和40 min可使RhB完全脱色降解.活性物种检测实验结果证明,该催化剂在污染物降解过程中主要的机理是光生空穴的直接氧化.     

用于降解印染废水中有机污染物的光催化剂的研究进展

纺织工业印染废水的大量排放是造成水体污染物增多的主要因素之一,对人体健康和生态环境的良性循环造成严重威胁。目前,采用的物理吸附法、化学氧化法以及生物分解法等废水处理技术成本高昂、治污不彻底且容易产生二次污染,加快研发经济高效的处理技术对降低水资源消耗、保护环境意义重大。光催化降解法是催化剂受光辐照后在反应体系中产生活性自由基,自由基进一步与有机污染物反应,使其完全降解。由于该方法经济高效,不易造成二次污染,符合绿色环保的发展要求,已成为污染物降解的研究热点。本文主要综述了近10年光催化技术在降解有机污染物领域的具体方法与研究进展,指出无机半导体、金属有机框架和有机小分子材料作为光催化剂存在的弊端,而多孔共轭聚合物兼具优异的光催化降解和吸附性能,具有很好的发展前景。     

可见光/Fenton光催化降解有机染料

采用Fenton试剂(Fe³⁺/H₂O₂)在可见光条件下(λ＞450nm)光催化降解目标染料化合物罗丹明B(RhodamineB,RhB).在pH＜3.0体系中用可见光照射,能使RhB染料在光敏化作用下有效降解,反应160min后矿化率达到71.8%.采用ESR和溴甲酚绿(Bromocresolgreen,BCG)法跟踪测定活性氧化物种,通过对RhB降解过程的紫外-可见光谱、红外光谱分析及总有机碳量(TOC)跟踪测定,结果表明,Fe³⁺/H₂O₂/RhB体系在可见光照射下主要的活性氧化物种为羟基自由基,能有效地降解RhB.     

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.