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.     

水热法合成的介孔二氧化钛的结构表征及其对水中2,4,6-三溴苯酚的光催化降解活性

以聚丙二醇(PPG)为模板剂,采用水热法制备了可控介孔TiO2纳米晶体.醋酸水溶液为水解抑制剂和催化剂.运用X射线衍射、热重分析、扫描电镜和氮气吸附-脱附等技术对样品进行了表征.详细考察了制备过程、模板剂含量和煅烧温度等参数对样品结构和光催化活性的影响,并将样品用于紫外光下降解水体中典型溴代阻燃剂2,4,6-三溴苯酚的...     

三维电极电助光催化降解直接湖蓝水溶液的研究

 以500W高压汞灯为光源,在TiO2光催化剂和电催化剂同时存在下,联合多相三维电极技术与光催化技术,对直接湖蓝5B水溶液进行了电助光催化降解的研究．实验结果表明,浓度为0．5mmol／L的直接湖蓝5B水溶液经30min的光电催化降解,其大环结构可迅速破坏,颜色可迅速褪去,色度去除率高达96．8％,COD去除率可达66．7％．考察了空气流速、光催化剂加入量、底物的初始浓度、电解槽电压、pH值、电导率、以及曝气量等因素对直接湖蓝5B脱色率及COD去除率的影响．     

一种新型光电催化反应器的研制及甲酸的光电催化深度氧化

 研制出一种新型的悬浮态光电催化反应器，并以甲酸为研究对象，对该光电反应器进行了光电流增强和COD脱除的表征．研究了光催化、电催化氧化及光电协同催化体系降解甲酸的电压－电流曲线．数据表明，在相同的电压下，光电协同催化体系的电流远高于电化学氧化体系的电流与光催化体系中光电流之和．同时，还研究了一系列物理化学因素如外加电压、光催化剂浓度和空气流量等对光电催化反应的影响．实验结果表明，自行研制的新型悬浮态光电催化反应器具有良好的协同效应，且所需光催化剂的最佳浓度远低于其他同类光电催化反应器的最佳浓度．在该光电催化反应器中，压缩空气可有效地增强传质效应和悬浮态中光激发的TiO2颗粒在电极表面的碰撞几率，从而使得外电场可有效地捕获光生电子．     

金属卟啉高分子和空气存在条件下非均相光催化降解亚甲基兰水溶液

在聚对苯二磺酰氧基桥联的高分子钴卟啉和紫外光存在条件下 ,研究了水中亚甲基兰光催化降解的动力学。本文首次报道了金属卟啉光催化降解水中有机污染物方面的研究。经过光催化降解 ,水溶液基本变为无色 ,化学需氧量 (COD)降低一半 ,同时脱色率达到 50 %到 6 0 %左右。还研究了溶液的可见光谱的变化和反应动力学曲线。实验证明亚甲基兰的降解完全符合一级反应动力学 ,其表观降解速率常数和降解半衰期分别为 0 35435h-1和1 96h。与高压汞灯相比 ,太阳光对亚甲基兰的降解具有相似的作用。此外 ,还讨论了pH值、光源以及底物等因素对光催化降解的影响。在金属卟啉的存在下 ,加入过氧化氢稀溶液亚甲基兰经过 3小时可以完全降解     

金属Bi原位修饰具有(110)暴露面和表面氧空位的BiOBr以增强太阳光催化降解气相正己烷（英文）

烷烃是石油化工行业排放的一类重要的人为污染物.烷烃排放到大气后,很容易与大气中的活性物质发生反应,转化为复杂的臭氧和有机气溶胶等二次污染物.而这些二次污染物对大气环境和人类的负面影响更为显著.因此,有效地消除排放源中的烷烃以实现对大气环境和人类健康的保护是迫切需要的.近些年来,基于太阳光和Bi基半导体的光催化降解气相污染物受到了研究人员的广泛关注.然而,目前有关光催化在气相直链烷烃净化中的应用仍然很少.本文采用溶剂法合成了一系列Bi/BiOBr复合材料,并将其应用于太阳光催化降解典型的气相直链烷烃正己烷.XRD, SEM和TEM表征结果表明,反应溶剂中官能团数量的增加(从甲醇、乙二醇到甘油)和溶剂热温度的提高(从160, 180到200℃)均有助于实现具有(110)暴露面的BiOBr纳米板上金属Bi纳米球的原位修饰.同时Raman和XPS表征结果表明, Bi与BiOBr在(110)暴露面上形成了化学键,进而导致表面氧空位形成.在实验室自制的光催化反应器中研究了Bi/BiOBr复合材料的太阳光催化降解正己烷性能.120 min的降解反应结果表明,适量金属Bi原位修饰有利于促进BiOBr对...     

三维电极电化学反应器对有机废水的降解研究

本文提出一种基于三维电极电化学反应器处理有机废水的新技术 ,结果表明 :该反应器能有效地去除苯胺 ,但其去除率受外加电压、溶液中Fe2 +的浓度、pH值及处理时间 (t)的影响较大 .该项技术处理有机废水效果明显 ,主要是基于电致过氧化氢 ,在Fe2 +存在情况下迅速生成对有机物有很强氧化作用的羟基自由基 .通过ESR法测出了在该电化学反应器处理废水过程中产生的羟基自由基     

Al修饰C_2N对甲醛降解的吸附增强机理及潜在催化活性的密度泛函理论研究（英文）

羰基化合物,特别是甲醛,是室内最常见的对人体有害的空气污染物之一.如何对甲醛进行有效的控制已成为当前研究热点.在本工作中,我们使用密度泛函理论化学计算方法研究了甲醛分子在C_2N和Al修饰C_2N上的吸附性能.结果表明,纯C_2N对甲醛分子的吸附能力较弱,吸附能仅为–0.583 eV,C_2N经Al原子修饰改性后,吸附能为–2.585 eV,超过了改性前的4倍,有效增强了体系对甲醛分子的吸附能力.为了研究甲醛分子在Al修饰C_2N上的吸附增强机理,我们对局部态密度(PDOS)、Mulliken电荷分布及电子密度分布进行了计算.结果表明,Al原子修饰改变了附近的电子分布,从而改变了修饰Al原子的化学和物理行为,使其起到了连接甲醛分子和C_2N层的桥梁作用,从而加强了吸附能力.此外,为了研究产生对甲醛活化有效的羟基自由基(·OH)和超氧(O_2~(·–))自由基的可能,我们还计算了C_2N结构对H_2O分子和O_2分子的吸附.结果表明,Al修饰的C_2N对H_2O分子和O_2分子同样有很强的吸附能力.对于H_2O分子,在纯C_2N结构中的吸附能为–0.743 eV,在Al原子修饰后的结构中,其吸附能高达–3.177 eV,并且此时H_2O分子能够自发解离成一个羟基和一个H原子,其中羟基与修饰的Al原子相连,这为羟基自由基的生成提供了良好的条件.而对于O_2分子,在纯C_2N结构中的吸附能仅为–0.206 eV,在Al原子修饰后其吸附能高达–2.767 eV,约为修饰前的13倍,这使得化学吸附的O_2分子也具有更高的获得额外电子和高电位被激活为超氧自由基的潜能,这也为超氧自由基的生成提供了良好基础.上述研究表明,Al修饰C_2N是一种有前途的材料,可用于甲醛分子的吸附及催化降解.     

微波辅助合成缺陷型氧化钨及其光催化杀菌机理:氧空位的作用（英文）

饮用水的微生物污染问题受到越来越多的重视,亟需发展更加安全的饮用水消毒技术.光催化消毒由于其利用取之不尽的太阳光作为能源的特点成为近年来最有潜力的"绿色"杀菌技术,然而传统TiO2光催化只能响应紫外光,并且目前已报道的可见光响应催化剂的杀菌效率仍然较低,不能满足应用需求.表面氧空位修饰是提高光催化剂性能的有效途径,已被证明可提高光催化降解、产氢及CO2还原性能,然而其对于光催化杀菌的增强机制少有研究.WO₃由于具备可见光催化性能而受到较多关注,同时研究表明表面氧空位可提高WO₃光吸收性能从而增强活性,但氧缺陷型WO₃的光催化杀菌性能尚不明确.另一方面,氧缺陷WO₃多是通过H₂热还原制备或长时间水热反应制备,存在高温易爆、反应时间长等缺点.本文以WO₃为例,利用微波辅助溶剂热法合成WO_3–x,研究其在可见光下的光催化杀菌性能,探明氧空位对杀菌作用的增强机制,提出针对光催化杀菌的缺陷型催化剂制备策略.研究发现,以乙醇作为溶剂WO_...     

单原子催化剂Ti/Ti3C2O2催化氧化甲醛的密度泛函理论研究(英文)

甲醛是一种比较常见的室内污染物,长期接触甲醛会危害人体健康.如何在低温条件下有效去除低浓度甲醛仍然是当前具有挑战性的研究课题.本文采用第一性原理计算方法研究了甲醛分子在单原子催化剂(Ti原子修饰的单层MXene-Ti₃C₂O₂)表面上的吸附和催化氧化性能.结果表明, Ti原子在Ti₃C₂O₂表面的结合能和扩散能分别为-8.36和1.66 eV,说明Ti能够以单原子形式稳定分散在Ti₃C₂O₂表面,而不会产生团簇现象.为了研究甲醛和氧气分子在Ti/Ti₃C₂O₂上的吸附机理,我们计算了分波态密度(PDOS), Mulliken电荷分析以及分子轨道.结果表明, Ti原子修饰改变了Ti₃C₂O₂表面上的电荷分布,甲醛分子和氧气分子都能接受自Ti原子处转移而来的电子成为...