Box-Behnken响应面法优化La掺杂钨酸铋光催化剂的制备及降解染料废水

本文以五水合硝酸铋[Bi(NO₃)₃·5H₂O]、二水合钨酸钠(Na₂WO₄·2H₂O)及水合硝酸镧[La(NO₃)₃·n H₂O],为主要原料,采用水热法制备La-Bi₂WO₆催化剂,光催化降解以甲基橙为模型反应的染料废水,通过可见分光光度计,对模型污染物的吸光度进行测定进而得出降解率。主要研究了镧掺杂量、水热温度、水热时间等条件对La-Bi₂WO₆光催化剂性能的影响。并用Box-Behnken响应面法设计并优化实验条件,分析各影响因素间的交互作用。结果表明：当镧掺杂量为5.5%,178.69℃下,时间为3.89 h时,制备的La掺杂钨酸铋光催化剂的催化效果最好。     

PVDF/TiO2@MoS2纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO₂@MoS₂微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO₂@MoS₂纤维复合膜。结果表明MoS₂的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。     

镍源对Ni/Al2O3结构及其1,4-丁炔二醇加氢催化性能构效关系的影响

本文通过溶液燃烧法,分别以Ni(CH₃COO)₂·4H₂O、Ni(NO₃)₂·6H₂O、NiCl₂·6H₂O和NiSO₄·6H₂O为镍源制备系列Ni/Al₂O₃催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附、程序升温还原(H₂-TPR)等表征手段,进一步揭示了镍源对合成Ni/Al₂O₃催化剂结构与其催化加氢性能间的构效关系的影响,结果表明,以Ni(CH₃COO)₂·4H₂O为镍源制备的Ni/Al₂O₃催化剂比表面积最大,达到225m²·g^-1,最大孔容0.39c...     

TiO2-ZrO2聚合溶胶形成过程的小角X射线散射研究

由金属醇盐（M（OR）₄）水解制备溶胶的方法已广泛应用于溶胶-凝胶法制备纳米孔无机膜。通过控制异丙醇钛[Ti（i-OC₃H₇）₄]和正丙醇锆[Zr（n-OC₃H₇）₄]的混合物在异丙醇（i-C₃H₇OH）中水解制备聚合型TiO₂-ZrO₂溶胶,利用小角X射线散射方法（SAXS）研究了初始反应混合物Ti（i-OC₃H₇）₄：Zr（n-OC₃H₇）₄：H₂O：i-C₃H₇OH=0.9：0.1：m：30（摩尔比,m=1.8,2.0,2.2）形成TiO₂-ZrO₂溶胶的过程,探讨了水与醇盐摩尔比H₂O/M（OR）₄（M=Ti+Zr）、反应温度和正丙醇锆对TiO₂-ZrO₂溶胶形成的影响。研究结果表明,H₂O/M（OR）₄=1.8时,只有少量胶粒形成;H₂O/M（OR）₄=2.0～2.2时,TiO₂-ZrO₂溶胶中胶粒具有质量分形结构,分形维数1.2 ≤ D_m < 1.4;随着H₂O/M（OR）₄增加,胶粒的形成时间缩短,胶粒大小和分形维数均增大,溶胶的稳定性显著下降。升高反应温度有利于胶粒形成。[Ti（i-OC₃H₇）₄+Zr（n-OC₃H₇）₄]混合物比Ti（i-OC₃H₇）₄水解快,H₂O/M（OR）₄相同时,TiO₂-ZrO₂溶胶比TiO₂溶胶稳定性差。     

Cu2O/TiO2催化甲醛乙炔化反应的载体效应

以不同温度焙烧的TiO₂为载体,CuCl₂·2H₂O为铜源,NaOH为沉淀剂,L-抗坏血酸钠为还原剂,采用液相还原-沉积沉淀法制备了Cu₂O/TiO₂,借助X射线粉末衍射（XRD）、H₂程序升温还原（H₂-TPR）、N₂-物理吸附、透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段,研究了TiO₂载体焙烧温度对Cu₂O/TiO₂甲醛乙炔化反应性能的影响。结果表明,低温焙烧得到的TiO₂载体以锐钛矿相存在,与Cu₂O物种间具有弱的相互作用,使得Cu₂O被过度还原为金属Cu,催化活性较低。随着载体焙烧温度的升高,TiO₂中出现金红石相,Cu₂O与载体间相互作用增强,Cu₂O高效转变为乙炔亚铜活性物种,使催化剂表现出最佳的催化性能。     

异丙醇钛控制水解的小角X射线散射研究

由金属醇盐水解制备溶胶的方法已广泛应用于溶胶-凝胶法制备纳米孔无机膜,但对金属醇盐水解机理的认识十分有限。通过控制异丙醇钛[Ti（i-OC₃H₇）₄]在异丙醇（i-C₃H₇OH）中水解制备TiO₂溶胶,利用小角X射线散射（SAXS）方法研究了由不同H₂O/Ti（i-OC₃H₇）₄的反应混合物[Ti（i-OC₃H₇）₄：H₂O：i-C₃H₇OH=1：m：30（摩尔比）]形成TiO₂溶胶的过程,探讨了控制Ti（i-OC₃H₇）₄水解的过程中胶粒形成与长大的规律。研究结果表明,所合成的TiO₂溶胶的胶粒粒径小于10 nm,胶粒的形成和长大与H₂O/Ti（i-OC₃H₇）₄摩尔比密切相关。H₂O/Ti（i-OC₃H₇）₄（摩尔比） ≥ 2.0时,随着H₂O/Ti（i-OC₃H₇）₄增加,溶胶的稳定性下降。     

Al2O3/TiO2复合膜的结构及光催化性能

利用电沉积方法在铝硫酸阳极氧化膜表面制备了具有光催化活性的T iO2薄膜。分析了A l2O3/T iO2复合膜的结构,观察了薄膜表面形貌及断面构造,并分析了薄膜表面的化学成分,通过紫外光照射下甲基橙溶液的光催化降解反应初步研究了该复合膜的光催化活性。结果表明,未经热处理的A l2O3/T iO2复合膜处于非晶态,550℃热处理3 h后,T iO2转变为锐钛矿结构;沉积在铝氧化膜表面的T iO2薄膜厚度约5μm,呈均匀不连续状态,表面存在大量裂纹,电沉积T iO2过程中基体氧化铝存在着部分溶解;薄膜表面主要由T i、O两种元素构成,同时存在较少量的A l、S、K等元素。该A l2O3/T iO2复合膜可光催化降解甲基橙溶液,具有光催化活性。     

H3PW12O40/TiO2-SiO2光催化降解甲基红

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂-SiO₂,用浸渍法将H₂PW₁₂O₄₀负载在TiO₂-SiO₂上,制得H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂-SiO₂光催化剂。探究在模拟自然光条件下,光照时间、甲基红溶液初始浓度、催化剂用量和溶液pH对甲基红可见光催化降解的的影响。实验结果显示,在光照时间为15min.甲基红溶液初始浓度为15mg/L.催化剂用量为1.8g/L以及pH为2的优化条件下,甲基红的光降解率高达99.7%。光催化降解甲基红溶液为一级动力学反应。     

Zn(Ⅱ)配合物催化C—C键裂解和原位合成2-甲基-4(3H)-喹唑酮

在配合物的水热合成过程中往往可以发现新的化学反应和催化机理。本文通过[Zn(L)₂·(H₂O)₂·(NO₃)₂]（L=4(3H)-喹唑酮）配合物在130℃催化乙腈分子中的CC键断裂,原位合成化合物2-甲基-4(3H)-喹唑酮。利用红外、元素分析和X射线单晶衍射表征分析2-甲基-4(3H)-喹唑酮和[Zn(L)₂·(H₂O)₂·(NO₃)₂]的结构,结果表明[Zn(L)₂·(H₂O)₂·(NO₃)₂]和2-甲基-4(3H)-喹唑酮属于三斜晶系,P-1空间群。三组温度控制实验表明,温度对2-甲基-4(3H)-喹唑啉酮的形成有着重要的影响,并且温度高于130℃有利于该催化反应的进行。采取电喷雾质谱表征2-甲基-4(3H)-喹唑酮的形成机理发现,[Zn(L)₂·(H₂O)₂·(NO₃)₂]催化乙腈分子中的CC键断裂,生成(CN)₂和·CH₃。·CH₃有选择性地引入到4(3H)-喹唑酮中的C原子和N原子之间。本文对原位引入CH₃有着指导作用。     

g-C3N4/Bi/Bi2WO6光催化材料的协同改性研究

以五水合硝酸铋[Bi（NO₃）₃·5H₂O]为铋源、二水合钨酸钠（Na₂WO₄·2H₂O）为钨源通过水热法制备出多孔钨酸铋（Bi₂WO₆）,并以纳米板条堆叠形成椭球结构的类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）为基底通过溶剂热法在原位还原金属铋（Bi）的同时制备出具有Z型异质结构的g-C₃N₄/Bi/Bi₂WO₆（CN/B/BWO）复合光催化材料。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、氮气吸附-脱附等温线（BET）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和光致发光（PL）光谱等检测手段对制备的样品进行了表征。结果表明,金属铋可以作为类石墨相氮化碳和钨酸铋之间的电荷转移媒介,其产生的表面等离子体共振（SPR）效应可协同增强光生电子-空穴对的分离效率和载流子的迁移率,从而提升样品的光催化活性。采用350 W氙灯照射30 min,样品CN/B/BWO-0.7对盐酸四环素（TC-H）的降解率达到99.94%,并对其降解机理进行了探讨。     

加热时间对Co_3O_4颗粒光催化性能的影响

以Co(NO_3)_2·6H_2O和CO(NH_2)_2为原料,十六烷基三甲基溴化铵为活性剂,采用水热-热分解法在不同加热时间(2 h、3 h、4 h、5 h)条件下制备纯相尖晶石结构的Co_3O_4颗粒。利用X射线衍射和电子扫描电镜研究Co_3O_4颗粒的结构和形貌,并以甲基橙为模拟废水,研究加热时间对Co_3O_4颗粒光催化性能的影响。结果表明,加热时间对Co_3O_4颗粒形貌影响很大,并直接影响其光催化性能。加热时间5 h制备的Co_3O_4结构疏松多孔,光催化性能最好,光照20 min,甲基橙降解率达95%。     

WO_3/BiOBr复合催化剂的制备及可见光催化降解甲基橙

以Bi(NO_3)5·5H_2O、Na Br、H_2WO_4为原料,采用一步水热合成法合成不同n(W)∶n(Br)的WO_3/BiOBr复合催化剂,并通过SEM和TEM对催化剂进行表征分析。以甲基橙为探针污染物,考察前驱液pH、水热温度、水热时间和n(W)∶n(Br)对WO_3/BiOBr复合催化剂活性的影响。结果表明,在pH为10.2、100℃水热时间6 h合成n(W)∶n(Br)为0.02的WO_3/BiOBr复合催化剂活性最好,光照120 min后,对目标污染物的降解率达99.39%,较BiOBr催化剂(合成条件为原始pH值,100℃水热反应6 h)提高了30.85%。采用水热合成法制备的WO_3/BiOBr复合催化剂具有良好的可见光活性。     

Preparation and photocatalytic properties of a nanometer ZnO–SnO2 coupled oxide

A nanometer coupled oxide ZnO–SnO₂ was prepared using the co-precipitation method employing NH₃·H₂O as the precipitant. The oxide was characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM) and UV diffuse reflectance spectrum (DRS). The photocatalytic activity of nanometer coupled oxides was studied using methyl orange as a mode organic pollutant. The relationship between the photocatalytic activity and the microstructure of nanometer coupled oxides was also discussed in the paper. Experimental results showed that the nanometer coupled oxides mainly consist of nanometer ZnO and SnO₂, and they have the same excellent photocatalytic activity as Degussa P25 TiO₂ for the degradation of methyl orange (MO). Moreover, the photocatalytic activity of the coupled oxides increases gently at first, then decreases rapidly with the increase of the calcination temperature. But a small amount of nanometer Zn₂SnO₄ was formed in the mixture of coupled oxides when the calcination temperature was higher than 700 °C.     

Ag-Zn_3(VO_4)_2催化剂的水热合成及其可见光催化活性

以Zn(NO_3)_2·6 H_2O、Ag NO_3和Na VO_3为原料,采用水热法合成Ag-Zn_3(VO_4)_2催化剂,并通过SEM、TEM和UV-Vis DRS等对催化剂进行表征分析。以甲基橙染料废水为探针污染物,考察Ag~+与Zn~(2+)物质的量比、水热温度和水热时间对Ag-Zn_3(VO_4)_2光催化剂催化活性和表面形貌的影响。结果表明,在Ag~+与Zn~(2+)物质的量比为0.15、水热温度160℃和水热时间16 h条件下,合成的Ag-Zn_3(VO_4)_2光催化剂光催化活性最好,光照5 h后,对甲基橙染料的脱色率达99.18%,较Zn_3(VO_4)_2催化剂(合成条件为p H=10和160℃水热反应16 h)提高43.99%。采用水热合成法制备的催化剂Ag-Zn_3(VO_4)_2具有较好的可见光活性。     

二氧化钛-钒酸铋复合材料光催化降解布洛芬的研究

为综合二氧化钛、钒酸铋光催化剂的性能,制备了二氧化钛-钒酸铋复合光催化剂,并以布洛芬为目标降解物,与二氧化钛、钒酸铋光催化剂的光催化性能进行了对比。以钛酸丁酯为原料,加入无水乙醇、盐酸、去离子水,采用凝胶法制备了二氧化钛光催化剂;以五水硝酸铋、偏钒酸铵为原料,加入浓硝酸、氢氧化钠,制备了钒酸铋、二氧化钛-钒酸铋复合光催化剂。此制备方法简便、高效。在可见光照射下,使用二氧化钛、钒酸铋、二氧化钛-钒酸铋3种光催化剂对布洛芬进行光催化降解,并将3种光催化剂分别联合过氧化氢对布洛芬进行光催化降解,考察了3种光催化剂的光催化性能。结果表明,未加入过氧化氢条件下,3种光催化剂的光催化性能由大到小的顺序为二氧化钛-钒酸铋、二氧化钛、钒酸铋;加入电子捕获剂过氧化氢后,提高了光催化剂降解布洛芬的效率,减少了电子-空穴对的复合速度,并且3种光催化剂的光催化性能由大到小的顺序为二氧化钛-钒酸铋、钒酸铋、二氧化钛。     

Pt/TiO_2催化二甲醚部分氧化重整制氢

二甲醚是一种理想的氢载体,可用于解决氢的储存和运输。以Pt/TiO_2为部分氧化催化剂,结合Ni/Al_2O_3重整催化剂,考察钛前驱体和焙烧温度对二甲醚部分氧化重整制氢反应的影响。结果表明,以Ti(C4H9O)4为原料制备的TiO_2为金红石相,Ti(SO4)2或Ti O(OH)2为原料制备的TiO_2为锐钛矿相;以Ti(C4H9O)4为原料制备的Pt/TiO_2-E催化剂催化性能略好,转化率接近100%,H2收率约90%,表明金红石相TiO_2负载的Pt催化剂略佳;以Ti(SO4)2为原料制备的Pt/TiO_2-S催化剂500℃焙烧可获得金红石相TiO_2。与Pt/Al_2O_3催化剂相比,Pt/TiO_2催化剂具有更好的催化性能,H2收率超过90%,而Pt/Al_2O_3催化剂H2收率约80%。     

Preparation,characterization and antibacterial properties of cobalt doped titania nanomaterials

Cobalt-doped titania(Co-TiO_2) nanomaterials were synthesized by the sol–gel method at different calcination temperatures. Using Escherichia coli(a), Staphylococcus aureus(b) and Candida albicans(c) as target strains,the antibacterial activity in visible light of the nanomaterials were studied. Co-TiO_2 nanomaterials were characterized by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy(SEM), transmission electron microscopy(TEM), UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy(DRS), Fourier transform infrared spectrum(FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The Co ions in the Co-TiO_2 nanomaterial exist in the form of CoTiO_3 phase.The antibacterial properties of Co-TiO_2 nanomaterials on E. coli(a), S. aureus(b) and C. albicans(c) were investigated with the oscillating flask method and the inhibition zone method. The nanomaterials calcined at 600 °C exhibit excellent antibacterial activity. The bacteriostatic rates for E. coli, S. aureus and C. albicans reached 99.5%,91.3% and 93.4% respectively. The diameters of the antibacterial rings were up to 36 mm, 37 mm, 30 mm respectively, and the clarity of the ring was clear. The antibacterial properties of Co-TiO_2 nanomaterials were compared with those of traditional silver sol, zinc oxide sol and Zn-doped TiO_2 nanomaterials The mechanism of the influences of Co ions doping on the antibacterial activity of TiO_2 nanomaterials was also discussed. The doping of Co ions inhibits the particle size of the antibacterial agent and extends the photocatalytic response range, thereby improving the photocatalytic performance of the antibacterial agent.     

Bi2MoO6@CQDs/TiO2纳米管阵列的制备与光电催化性能

为提高TiO₂的可见光光电催化活性,本文用Bi₂MoO₆和碳量子点(CQDs)对TiO₂纳米管阵列(TNA)进行了改性。以CQDs、Bi(NO₃)₃·5H₂O和Na₂MoO₄为原料,通过简单的溶剂热法,在TNA中沉积了CQDs和Bi₂MoO₆,成功制备了新型Bi₂MoO₆@CQDs/TNA。扫描电镜(SEM)和元素mapping分析结果表明,CQDs和Bi₂MoO₆成功涂覆在TNA管壁上。通过在可见光下降解甲基橙(MO)溶液,评价了所制备的光催化剂的光电催化性能。结果显示,经3 h的光电催化降解,Bi₂MoO₆@CQDs/TNA对MO的去除率比Bi₂MoO₆/TNA高32%。CQDs优异的上转换光致发光(UCPL)性能促进了TiO₂在可见光下被激发产生光生载流子,同时Bi₂MoO₆与TiO₂的耦合抑制了光生载流子的复合,从而提高了Bi₂MoO₆@CQDs/TNA的光电催化活性。     

Preparation of Au/TiO2 catalysts from Au(I)–thiosulfate complex and study of their photocatalytic activity for the degradation of methyl orange

Gold loaded on TiO₂ (Au/TiO₂) catalysts were prepared using Au(I)–thiosulfate complex (Au(S₂O₃)₂³⁻) as the gold precursor for the first time. The samples were characterized by UV–vis diffuse reflectance spectra, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), atomic absorption flame emission spectroscopy (AAS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) methods. Using Au(S₂O₃)₂³⁻ as gold precursor, ultra-fine gold nanoparticles with a highly disperse state can be successfully formed on the surface of TiO₂. The diameter of Au nanoparticles increases from 1.8 to 3.0 nm with increasing the nominal Au loading from 1% to 8%. The photocatalytic activity of Au/TiO₂ catalysts was evaluated from the analysis of the photodegradation of methyl orange (MO). With the similar Au loading, the catalysts prepared with Au(S₂O₃)₂³⁻ precursor exhibit higher photocatalytic activity for methyl orange degradation when compared with the Au/TiO₂ catalysts prepared with the methods of deposition–precipitation (DP) and impregnation (IMP). The preparation method has decisive influences on the morphology, size and number of Au nanoparticles loaded on the surface of TiO₂ and further affects the photocatalytic activity of the obtained catalysts.