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.     

Keggin型铜取代磷钨杂多阴离子可见光催化降解罗丹明B

以Keggin型铜取代杂多阴离子PW11O39Cu(Ⅱ)(H2O)5-[PW11Cu]为可见光催化剂,有机染料罗丹明B(RhB)为模型污染物,研究了在可见光照射下PW11Cu对RhB的可见光催化降解作用,提出了PW11Cu可见光催化作用的反应机理,同时考察了RhB初始浓度、PW11Cu初始浓度和溶液pH值对RhB光催化降解速率的影响。 实验结果表明,含有15.6 μmol/L PW11Cu+10 μmol/L RhB的水溶液在可见光照射下反应80 min,RhB的降解率达100%,总有机碳去除率约33%。 RhB的可见光催化降解服从准一级动力学方程,在RhB初始浓度为20、30和40 μmol/L的情况下,其表观一级速率常数分别为3.1×10-2、2.0×10-2和1.5×10-2 min-1。     

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。     

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。     

Keggin型铁取代杂多阴离子PW_(11)O_(39)Fe(Ⅲ)(H_2O)~(4-)光催化降解硝基苯

以Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-[PW11Fe(Ⅲ)(H2O)]代替传统光芬顿方法中的Fe3+作为光催化剂,构成一个新颖的光催化体系并用于水体生物难降解有机污染物硝基苯(NB)的降解.详细研究了在紫外光照射和H2O2存在下,PW11Fe(Ⅲ)(H2O)对NB降解的均相光催化作用.考察了NB初始浓度、溶液pH、H2O2和PW11Fe(Ⅲ)(H2O)浓度对光催化降解反应速率的影响.实验结果表明,1.0mmol·L-1PW11Fe(Ⅲ)(H2O)+5.0mmol·L-1H2O2+1.0mmol·L-1NB的中性溶液在300W汞灯照射下反应120min,NB的降解率达93%,总有机碳(TOC)去除约31%,显示了该新颖体系对NB光催化降解的高效性和优越性.     

新颖的PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-/H2O2类光-Fenton体系光催化降解苯胺

将Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(Ⅲ)(H2O)4-[PW11Fe(Ⅲ)(H2O)]构成的类光-芬顿体系用于水体生物难降解有机污染物苯胺(ArNH2)的降解。 研究了在紫外光照射和H2O2存在下,PW11Fe(Ⅲ)(H2O)对ArNH2降解的均相光催化作用。 考察了ArNH2、H2O2和PW11Fe(Ⅲ)(H2O)浓度对光催化降解反应速率的影响。 实验结果表明,0.1 mmol/L PW11Fe(Ⅲ)(H2O)+0.2 mmol/L H2O2+0.1 mmol/L ArNH2的中性溶液在300 W汞灯照射下反应60 min,ArNH2的降解率达100%,总有机碳(TOC)去除约52%。 同时讨论了PW11Fe(Ⅲ)(H2O)光催化H2O2产生羟基自由基的分子机制,并比较了酸性和中性条件下苯胺的光催化降解效果。     

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。     

Keggin型缺位杂多阴离子PW11O7-39电催化降解硝基苯

以Keggin型缺位杂多阴离子PW11O7-39(PW11)为电催化剂,硝基苯(NB)为模型污染物,研究了Na2SO4-NaHSO4介质中PW11O7-39对NB的电催化降解作用.实验结果表明,在pH=2.5,E=-0.6V和O2流速为60mL·min-1的条件下,初始浓度为0.5 mmol·L-1的硝基苯反应80 min即完全降解,反应120 min总有机碳(TOC)去除达42%.硝基苯的电催化降解服从准一级反应动力学模型,室温下其表观速率常数Kobs的大小与NB的初始浓度有关,当NB的初始浓度为0.5,0.9和1.3mmol·L-1时,Kobs值分别为1.0×10-1,6.0×10-2和4.1×10-2min-1.     

Keggin型杂多阴离子PW11O39Fe(III)(H2O)4-电催化降解硝基苯

以Keggin型铁取代杂多阴离子PW11O39Fe(III)(H2O)4－ (PW11Fe)代替传统电芬顿(electro-Fenton)方法中的Fe3＋作为电催化剂, 构成一个新颖的电催化体系并用于中性水溶液中硝基苯的降解. 结果表明, 含有1.0 mmol•L－1硝基苯和1.0 mmol•L－1 PW11Fe的混合磷酸盐溶液(pH 6.86), 在－0.5 V电位和60 mL•min－1 O2流速下反应100 min, 硝基苯便完全降解. 降解的准一级表观速率常数与硝基苯的初始浓度有关, 当硝基苯的初始浓度为1.0, 2.0和5.0 mmol•L－1时, kobs分别为7.18×10－2, 3.57×10－2和1.47×10－2 min－1. 降解反应100 min的TOC(有机碳总量)去除率约为35%, 表明硝基苯的降解过程伴随着矿化.     

杂多酸存在下X3B染料光降解和Cr（Ⅵ）光还原的协同反应机理

以H3PW12O40(PW)和H4SiW13O40(SiW)杂多酸(POM)为催化剂,波长大于320 nm的高压氙灯为光源,研究了混合水溶液中活性艳红染料X3B的光致降解和重铬酸根(Cr(Ⅵ))的光致还原.结果表明,POM-X3B-Cr(Ⅵ)三元体系的反应效率高于POM-X3B、POM-Cr(Ⅵ)和X3B-Cr(Ⅵ)二元体系的反应效率,PW的光活性高于SiW,且X3B光降解和Cr(Ⅵ)光还原之间存在明显的协同作用.通过考察各组分起始浓度以及N2、O2、H2O2和乙醇的影响,实验发现,激发态POM-与H2O反应产生POM-和·OH是反应的决速步骤.X3B光降解和Cr(Ⅵ)光还原分别主要通过·OH和POM-进行,而X3B和Cr(Ⅵ)之间光化学反应的贡献较小.在二元和三元体系中POM浓度对反应速率表现出不同的影响,表明激发态POM*与H2O之间的反应具有可逆性.     

Keggin型缺位杂多阴离子PW_(11)O_(39)~(7-)电催化降解硝基苯

以Keggin型缺位杂多阴离子PW11O397-(PW11)为电催化剂,硝基苯(NB)为模型污染物,研究了Na2SO4-NaHSO4介质中PW11O397-对NB的电催化降解作用.实验结果表明,在pH=2.5,E=-0.6V和O2流速为60mL·min-1的条件下,初始浓度为0.5mmol·L-1的硝基苯反应80min即完全降解,反应120min总有机碳(TOC)去除达42%.硝基苯的电催化降解服从准一级反应动力学模型,室温下其表观速率常数kobs的大小与NB的初始浓度有关,当NB的初始浓度为0.5,0.9和1.3mmol·L-1时,kobs值分别为1.0×10-1,6.0×10-2和4.1×10-2min-1.     

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.     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分, TiO₂为载体结构组分, 采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂, 并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征, 同时, 以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性, 考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响, 最后, 通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明, PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收, 低温(100 ℃)处理的膜为无定形态, 高温(500 ℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性, 用于RhB的可见光催化降解, 在中性条件下反应80 min, RhB的降解率为100%, TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高, 在pH=2.5的条件下, 达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下, PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB, 催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

PW11Cu/TiO2膜光催化剂的制备及可见光催化性能

以PW₁₁Cu为可见光活性组分,TiO₂为载体结构组分,采用溶胶-凝胶法制备了PW₁₁Cu/TiO₂复合膜可见光催化剂,并用UV-Vis DRS、IR、Raman、XRD、SEM、TEM等手段对催化剂的光吸收性质、化学组成、晶相、表面结构和形貌进行了表征,同时,以模型污染物RhB的可见光降解为探针评估了它的光催化活性,考察了膜处理温度、PW₁₁Cu含量和溶液酸性对催化活性的影响,最后,通过催化剂循环降解RhB试验评估了PW₁₁Cu/TiO₂膜的稳定性。实验结果表明,PW₁₁Cu/TiO₂膜对可见光有明显吸收,低温(100℃)处理的膜为无定形态,高温(500℃)处理的膜为多晶态;低温处理的膜具有较高的可见光催化活性,用于RhB的可见光催化降解,在中性条件下反应80 min,RhB的降解率为100%,TOC去除达32%(4 h);提高溶液酸性有利于催化剂活性的提高,在pH=2.5的条件下,达到100%的RhB降解仅需30 min。在本实验条件下,PW₁₁Cu的最佳剂量是3.0 g。经过10次循环降解RhB,催化剂的光催化活性仍保留约90%。     

La和Zn掺杂铌酸铋的光催化降解性能及其机理

用化学共沉淀法制备了镧和锌掺杂的铌酸铋纳米颗粒,表征了制备样品的微观结构和光催化降解性能。结果表明制备的样品对RhB表现出良好的可见光催化降解活性,且光催化效果受各种因素的影响。其中,Bi_(0.96)La_(0.04)NbO_4用量为0.15 g时,对pH=4、50 m L浓度为5 mg·L-1 RhB溶液的光催化效果最佳。光催化机理研究表明催化剂在可见光照射下产生的电子空穴对Rh B的降解起主要作用。该催化剂的制备方法简单、光催化性能稳定,5次循环后的活性仍大于95%。     

Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co（Ⅱ）（H2O）5-的电催化性能

本文用循环伏安、交流阻抗等电化学方法研究了Keggin型钴取代杂多阴离子PW11O39Co(Ⅱ)(H2O)5-(PW11Co)的电化学性质及其对H2O2和甲醇阳极氧化的电催化作用,提出了PW11Co作为阳极媒质可能的电催化机理.结果表明,PW11Co除了2对可逆的W—O骨架峰之外,在1.367 V/1.266 V处还有1对准可逆的Co峰,对应于Co(Ⅱ)/Co(Ⅲ)电对的氧化还原响应.该电极过程有质子参与,其交换电流密度i0为5.7×10-6A·cm-2.在酸性条件下(pH 2.5),PW11Co对H2O2的阳极氧化具有明显的电催化活性,耦合甲醇的氧化可使甲醇的氧化速率显著提高.     

Ag3PO4光催化耦合微生物燃料电池去除罗丹明B

以硝酸银、磷酸钠为原料,一步沉淀法制备了Ag_3PO_4可见光光催化剂,用硅溶胶将其负载于不锈钢丝网上,经干燥得到光催化电极。以此光催化电极和碳棒分别作为阴极、阳极,在阳极室加入负载生物产电菌的活性炭颗粒,建立光催化耦合微生物燃料电池反应器。以罗丹明B(RhB)为模型污染物,考察了光照、底物浓度、pH值等对污染物去除效率与电池产电性能的影响。结果显示:在100 W卤素灯光照下、外接500Ω电阻、pH=10、微生物量1.5倍,反应4 h可去除92%的(50 mg·L-1、200 m L)RhB;此时电池输出电压和功率密度分别为124 m V、34.9 mW·m-2。5次重复实验表明该负载型光催化电极具有很好的稳定性。     

g-C3N4/Fe3O4/BiOI磁性材料的制备及其可见光助芬顿催化性能

采用共沉淀-回流法制成g-C₃N₄/Fe₃O₄/BiOI磁性复合材料作为异相光助芬顿(Fenton)催化剂。运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)和N₂吸附-脱附等手段分别对催化剂的形貌、结构、组成、磁性和比表面积等进行了表征，并以罗丹明B(RhB)为模型污染物考察了材料的可见光催化性能。实验结果表明，当BiOI的负载质量为50%时，在可见光照射下，复合材料具有最好的光催化性能，180 min内对RhB的降解效率可达到99.20%。较高的光催化性能归因于所制备材料对RhB较强的吸附、强烈的可见光响应以及异质结构促进了光生载流子的分离。进一步在光催化体系中加入适量的H₂O₂后，可极大提高三元复合材料可见光助Fenton降解RhB的效率，30 min内即可达到98.44%,这得益于体系中发生Fenton反应产生较多具有强氧化性的羟基自由基，同时光生电子可加速Fe³⁺     

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3的制备及光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O、Na OH、Ti(OC4H9)4为原料,采用水热法制备Bi0.5Na0.5Ti O3纳米光催化剂。用XRD、TEM表征了Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂的结构和形貌。以亚甲基蓝为模型污染物,考察了不同浓度的Na OH对Bi0.5Na0.5Ti O3晶体在紫外光和可见光照射下光催化活性的影响。通过荧光技术研究了Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂表面羟基自由基的生成,探究了清除剂对光催化降解污染物活性的影响。结果表明:Na OH的浓度对Bi0.5Na0.5Ti O3光催化剂的紫外光和可见光活性有很大的影响,当Na OH浓度为8mol·L-1时制备的Bi0.5Na0.5Ti O3晶体光催化活性最高,光照1h,亚甲基蓝的紫外及可见光催化降解率分别达到69.8%、53.4%,在光催化降解过程中·O2ˉ和·OH起主要作用,尤其是·O2-起了重要作用。