光催化剂降解抗生素的研究进展

抗生素的大量使用对环境造成了严重的影响,如何使其降解越来越受到人们的关注。光催化剂依其能耗低、除净度高、可重复利用和环境友好型等优点成为非生物降解的重要途径之一。介绍了光催化剂的研究现状,阐述了光催化剂的降解机理。重点介绍了光催化剂降解抗生素的研究现状。     

SrWO4光催化剂的制备及其光催化降解盐酸金霉素的研究

通过草酸络合法合成了具有高的氧缺陷和[WO₄]四面体晶格扭曲的钨酸锶(SrWO₄)光催化剂。SrWO₄光催化剂为四方相,颗粒近似呈球形,不含其它任何杂质。颗粒间出现了少许粘连团聚现象,平均颗粒尺寸约为70 nm。在280 nm波长的峰激发下,SrWO₄光催化剂有两个明显的蓝光发射峰位于400和440 nm。以盐酸金霉素为目标降解抗生素,研究了不同抗生素质量浓度、催化剂含量和pH值对SrWO₄光催化剂光催化活性的影响规律。实验证实,SrWO₄光催化剂降解盐酸金霉素时的较佳抗生素质量浓度为100 mg/L、催化剂含量为1 g/L和pH值为5.6。机理分析表明,SrWO₄光催化剂中具有的氧缺陷和[WO₄]四面体的晶格扭曲,使得它同时具有高的光致发光性能和光催化活性。     

形貌可控的C掺杂BiOBr高效光催化剂的制备及其对抗生素废水降解的性能研究

以Bi（NO₃）₃·5H₂O为Bi源、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为Br源和表面活性剂、无水乙酸为溶剂和螯合剂,采用溶剂热的方法成功制备了形貌可控的C掺杂BiOBr（C-BiOBr）。利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS、PL和UV-Vis等对其进行表征,并以环丙沙星（CIP）作为模拟污染物评价催化剂的性能。结果表明,所制备的样品禁带宽度均比纯BiOBr（2.7 eV）明显缩减,光催化性能较好,重复利用性更强。     

微米棒状Bi_2O_4光催化剂的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

以二水合铋酸钠为原料,采用水热法成功合成了橘红色的微米棒状Bi_2O_4,通过XRD、FETEM和UV-Vis DRS等测试技术对其物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征,并考察了其在可见光下降解盐酸四环素溶液的性能。结果表明,通过该方法合成的微米棒状Bi_2O_4结晶度较高、带隙宽度约为2.0 eV,酸性条件下对四环素具有优异的可见光降解活性,当催化剂用量为50 mg,溶液pH值为2时,光照20 min微米棒状Bi_2O_4几乎完全降解20 mg/L的四环素;捕获实验结果表明,光降解过程中主要活性物种是超氧自由基。     

微米棒状Bi_2O_4光催化剂的制备及其可见光降解盐酸四环素的研究

以二水合铋酸钠为原料,采用水热法成功合成了橘红色的微米棒状Bi_2O_4,通过XRD、FETEM和UV-Vis DRS等测试技术对其物相、微观形貌和光吸收性能进行了表征,并考察了其在可见光下降解盐酸四环素溶液的性能。结果表明,通过该方法合成的微米棒状Bi_2O_4结晶度较高、带隙宽度约为2.0 eV,酸性条件下对四环素具有优异的可见光降解活性,当催化剂用量为50 mg,溶液pH值为2时,光照20 min微米棒状Bi_2O_4几乎完全降解20 mg/L的四环素;捕获实验结果表明,光降解过程中主要活性物种是超氧自由基。     

光催化剂Cu-BiVO4的制备及其光催化降解含酚废水

采用水热法制备了Cu改性的BiVO4催化剂并进行了表征,用于模拟含酚废水的降解。考察了催化剂制备条件和光催化降解工艺对该样品在可见光下催化氧化去除苯酚效果的影响。结果表明,在中性条件下制备的催化剂活性最高,在空气通入量为200 mL/min、催化剂加入量为1 mg/L时,反应180 min后,对含酚废水的去除率最高达92.4%。采用X射线衍射和紫外-可见光谱等表征手段对催化剂的结构性质进行了表征。结果表明,Cu的复合使可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高,当pH=7时,Cu-BiVO4的单斜晶相特征峰的强度最强,晶型较完整。     

氧化铋光催化剂的制备及其降解水中有机污染物研究进展

综述了氧化铋的主要制备方法,氧化铋因其具有可见光响应性,表现出了良好的光催化性能而在光催化领域备受关注,其次介绍了其降解水中有机污染物的研究进展,并从理论基础和实际应用方面对氧化铋光催化剂进行了总结及展望。     

基于孔材料的多元复合光催化剂降解抗生素

多孔复合材料光催化体系集多孔材料的吸附性能和光催化活性,可将水体中浓度较低的抗生素富集在光催化活性位表面进行高效降解,同时吸附性能得以原位再生。通过对光催化活性体与载体的结构调控,可获得更宽的吸光范围（包括可见光）且有效抑制光生电子-空穴对复合。本文总结了基于新型多孔材料包括石墨烯、金属有机框架材料（MOFs）、多孔有机聚合物（POPs）等与传统半导体构筑的多元光催化体系及其对水体中抗生素等有机污染物光降解的最新研究进展,阐述了多元光催化体系设计思路、降解过程优化控制因素、抗生素降解去除性能及其产生优异性能的机理。此外,还总结了当前复合光催化剂在结构设计和性能评价层面存在的问题,最后对光催化材料的研究方向进行了展望,借助光响应的多孔有机聚合物提升复合光催化剂性能以及粉末光催化剂材料的工程化应用探究将有效促进光催化技术的发展。     

AgBr@Ag_3PO_4/GO光催化剂的制备及其可见光催化降解染料性能

采用低温液相沉淀法和离子交换法制备溴化银@磷酸银/氧化石墨烯(AgBr@Ag_3PO_4/GO)光催化剂,采用场发射扫描电镜图(SEM)和X射线衍射分析(XRD)对其结构进行了表征,探讨了光催化降解染料机理。结果表明,光照35 min,AgBr@Ag_3PO_4/GO光催化剂对甲基橙染料的光催化降解率达到87. 8%,AgBr@Ag_3PO_4/GO光催化剂能隙为2. 25 e V,对应的吸收边为551 nm,光催化反应氧化性物种的贡献程度大小为h~+O_2~-·OH·,AgBr@Ag_3PO_4/GO光催化剂主要成分为高结晶度的磷酸银(Ag_3PO_4)和溴化银(AgBr)晶体,AgBr@Ag_3PO_4/GO光催化剂具有花瓣状多孔结构,氧化石墨烯吸附和包覆在AgBr@Ag_3PO_4表面。     

TiO2覆膜沸石光催化剂制备及其降解造纸废水

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备以天然沸石为载体的负载型TiO2光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对其进行结构表征. 通过自行设计的光催化反应器考察了溶胶-凝胶体系的组成、焙烧温度及焙烧时间、废水pH值、光催化剂用量和光反应时间等因素对光催化剂降解造纸废水性能的影响,同时讨论了该催化剂的可重复利用性,确定了天然沸石负载型TiO2的制备及处理造纸废水的最佳实验条件：无水乙醇/钛酸四丁酯体积比4.0,冰醋酸/钛酸四丁酯体积比0.1,水/钛酸四丁酯体积比0.15,硝酸/钛酸四丁酯体积比0.1,焙烧温度300℃、焙烧时间4.0 h,造纸废水pH 4.0,光催化剂用量50 g/L,光照时间8.0 h,在此条件下造纸废水COD去除率可达81.93%.     

Co-BiVO_4异质结光催化剂的制备及其性能

采用一步水热法合成具有高效光催化活性的Co-BiVO_4纳米复合材料。该材料通过Co氧化物包覆在钒酸铋表面构成p-n型异质结结构。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)等对所制备的纳米光催化剂进行形貌、结构、组成及光电性能表征分析。发现Co是以氧化物的形式负载在BiVO_4的表面,并且复合材料的可见光吸收带发生了红移。利用亚甲基蓝(MB)作为目标污染物,以可见光作为光源考察不同材料的光催化性能。结果表明,Co-BiVO_4复合光催化剂的催化活性明显高于纯BiVO_4。当Bi和Co的复合比为2∶1时,Co-BiVO_4的光催化活性最高,与纯BiVO_4相比光催化反应速率提高了4倍。本研究完善了铋系异质结和过渡金属提高光催化活性的相关机理。     

异质结光催化剂Bi_2O_4/BiOBr的制备及其可见光降解苯酚的性能研究

首先以二水合铋酸钠为原料,采用水热法制备了Bi_2O_4微米棒,然后通过化学蚀刻法在Bi_2O_4表面原位沉积Bi OBr,制备了异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr。采用XRD、FESEM、TEM和UV-vis DRS等手段对其物相、形貌及光吸收性能进行了表征,并对其可见光降解苯酚溶液的性能进行了评估。结果表明,与纯Bi_2O_4和BiOBr相比较,异质结光催化剂Bi_2O_4/Bi OBr展现了更加提升的可见光降解活性,这归因于Bi_2O_4与Bi OBr之间异质结的形成促进了光生电荷的分离。捕获实验结果表明在可见光降解苯酚过程中主要的活性氧化物质是光生空穴(h+)和超氧自由基(·O2-),且h+占主要地位。     

ZnO/CdS/CoFe_2O_4复合磁性光催化剂降解四环素抗生素

利用单晶Si辅助水热法低温合成了Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁强计及紫外-可见分光光度计等对产物进行表征。以四环素(TC)、强力霉素(DC)和盐酸土霉素(OTC)3种四环素类抗生素为降解目标,模拟测试样品在日光和紫外光下的光催化性能,并对Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂的重复利用性进行测试。结果表明,圆柱形Zn O尺寸在500 nm,其表面粘附了大量尺寸在100 nm的块状颗粒即为Cd S/Co Fe2O4纳米粒子,样品对TC、DC和OTC的降解率分别达到了88.50%,75.36%和60.37%,重复使用三个循环,Zn O/Cd S/Co Fe2O4对TC的降解率仍保持75%以上。     

ZnO/CdS/CoFe_2O_4复合磁性光催化剂降解四环素抗生素

利用单晶Si辅助水热法低温合成了Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、振动样品磁强计及紫外-可见分光光度计等对产物进行表征。以四环素(TC)、强力霉素(DC)和盐酸土霉素(OTC)3种四环素类抗生素为降解目标,模拟测试样品在日光和紫外光下的光催化性能,并对Zn O/Cd S/Co Fe2O4复合磁性光催化剂的重复利用性进行测试。结果表明,圆柱形Zn O尺寸在500 nm,其表面粘附了大量尺寸在100 nm的块状颗粒即为Cd S/Co Fe2O4纳米粒子,样品对TC、DC和OTC的降解率分别达到了88.50%,75.36%和60.37%,重复使用三个循环,Zn O/Cd S/Co Fe2O4对TC的降解率仍保持75%以上。     

八面体BiPO_4的制备及其降解四环素的研究

以硝酸铋,磷酸三钠采用水热法,在pH为1的条件下制备了BiPO_4催化剂,进行SEM、XRD、XPS和UV-Vis等表征。在300 W氙灯照射下,测试样品对四环素的光降解能力。结果表明,实验制备的BiPO_4为八面体形貌,其晶型单斜相型,反应80 min后,对浓度40 mg/L四环素的降解率可达54%。     

八面体BiPO_4的制备及其降解四环素的研究

以硝酸铋,磷酸三钠采用水热法,在pH为1的条件下制备了BiPO_4催化剂,进行SEM、XRD、XPS和UV-Vis等表征。在300 W氙灯照射下,测试样品对四环素的光降解能力。结果表明,实验制备的BiPO_4为八面体形貌,其晶型单斜相型,反应80 min后,对浓度40 mg/L四环素的降解率可达54%。     

TiO_2-ZnIn_2S_4复合光催化剂的制备及其对罗丹明B废水的降解

为改善ZnIn_2S_4可见光降解特性,采用水热法制备了复合光催化剂TiO_2-ZnIn_2S_4,对催化剂进行了表征;并研究了其光催化降解染料废水罗丹明B的特性,探讨了催化剂投加量、初始pH等条件对催化剂降解污染物活性的影响,分析了TiO_2-ZnIn_2S_4复合光催化剂与纯ZnIn_2S_4相比催化效率提高可能存在的原因。结果表明,TiO_2与ZnIn_2S_4以一种特殊结构复合在一起,且在可见光照射下具有良好的光催化性能。以氙气灯模拟太阳光,罗丹明B染料废水初始质量浓度15mg/L,TiO_2-ZnIn_2S_4投加量80mg/L条件下反应2h可降解水中97.42%的罗丹明B,与纯ZnIn_2S_4对比降解率增加了6.24%,具有较好的研究价值与开发前景。     

TiO_2/炭微球复合光催化剂的制备及其催化降解研究

笔者以钛酸正四丁酯为钛源,炭微球为载体,以水热合成法制备出TiO_2/炭微球复合材料光催化剂,对苯酚模拟废水的进行吸附和光催化降解研究,主要研究内容包括:TiO_2/炭微球复合材料光催化剂的制备和表征,最佳负载量、反应时间、苯酚初始浓度、催化剂投加量、初始pH值以及光照条件对苯酚催化降解效果的影响。实验结果为:反应1 h内,随反应时间的延长,去除量不断增加,1 h后去除率为60.60%;苯酚的去除量随苯酚浓度的增加而不断提高,而苯酚去除率的变化趋势则与之相反;在一定投加量范围内,苯酚去除率随投加量的增加而增加,而去除量的变化趋势与之相反;TiO_2/炭微球复合光催化剂催化降解苯酚的最佳pH值为4,在此条件下去除率可达75.9%;紫外光照的条件下苯酚的催化降解效果较日光和无光条件下好。     

中空核壳型光催化剂Co_3O_4 @ TiO_2的制备及其降解优化

采用软膜板法制备中空Co_3O_4微球,进而结合溶剂热法在其表面包覆TiO_2壳,制备出中空核壳型Co_3O_4@TiO_2光催化剂。同时,以罗丹宁B稀释溶液为模拟污水,对影响光催化效果的三种因素:光照强度(12～24μW/cm~2)、初始pH (6～8)、光催化剂浓度(60～80mg/L)进行模拟降解实验,通过构建数学响应面模型得到最佳的降解条件。