锆改性纳米TiO的光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂，并用XRD、UV-vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征。同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物，评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能，发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体，并得出当n（Zr）／n（Ti）=5／300时，锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高。     

锆改性纳米TiO2的光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了锆改性纳米二氧化钛光催化剂,并用XRD、UV-vis、BET等测定技术对所制得的粉体试样进行了表征.同时以甲基橙及苯酚为模拟污染物,评价了改性后纳米二氧化钛的光催化性能,发现其光催化活性大大高于未改性二氧化钛粉体,并得出当n(Zr)/n(Ti)=5/300时,锆改性纳米二氧化钛样品的光催化活性最高.     

H2O2辅助TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化甲基橙脱色研究

为利用可见光对染料废水进行高效脱色,采用仿生矿化法制备了具有可见光响应的TiO2/CdS/壳聚糖复合膜光催化剂.用氙灯模拟日光,以甲基橙为目标污染物,探讨了催化剂用量、H2O2投加量、甲基橙初始浓度、溶液pH值、无机阴离子和催化剂重复使用对甲基橙溶液脱色效果的影响.结果表明,甲基橙质量浓度为15 mg/L,催化剂质量浓度为1.00 g/L,H2O2浓度为3.9 mmol/L,pH值为6.0时,光照130 min后甲基橙溶液的脱色率可达到99.90%.催化剂重复使用试验表明,制得的催化剂使用寿命较长,且其反应活性良好.     

瓷砖釉面TiO2薄层对甲基橙的光催化降解

采用溶胶-凝胶法，在瓷砖釉面上制备了良好光催化活性TiO2薄层材料，研究结果表明瓷砖釉面TiO2薄层材料对甲基橙的光催化反应遵循一级动力学规律，光催化降解率与液层厚度符合指数关系。在太阳光照射下，釉面瓷砖TiO2薄层材料能对甲基橙有效地降解。     

SO2-4、TiO2/NCF复合催化剂对甲基橙的光催化脱色研究

采用sol-gel法合成的TiO2粉体制备了复合催化剂SO2-4/TiO2/NCF.利用太阳光和250W自镇流荧光高压汞灯作为光源,采用悬浆体系,通过对照实验,研究r复合催化刺SO2-4/TiO2-4/NCF 与纯TiO2、SO2-4/TiO2和TiO2/NCF对甲基橙水溶液的光催化脱色效果,初步考察了复合催化剂投加量的影响.在实验条件下,太阳光激发的2g/L的复合催化剂的脱色速率最高,达0.1112min-1,其次为250W自镇流荧光高压汞灯激发的4g/L的复合催化剂的脱色速率,达0.04547min-1.     

SO4^2-/TiO2/NCF复合催化剂对甲基橙的光催化脱色研究

采用sol-gel法合成的TiO2粉体制备了复合催化剂SO4^2-/TiO2/NCF。利用太阳光和250W自镇流荧光高压汞灯作为光源,采用悬浆体系,通过对照实验,研究了复合催化剂SO4^2-/TiO2/NCF与纯TiO2、SO4^2-／TiO2和TiO2／NCF对甲基橙水溶液的光催化脱色效果,初步考察了复合催化剂投加量的影响。在实验条件下,太阳光激发的2g／L的复合催化剂的脱色速率最高,达0.1112min^-1,其次为250W自镇流荧光高压汞灯激发的4g／L的复合催化剂的脱色速率,达0.04547min^-1。     

铜铁共掺杂TiO2/膨润土光催化剂的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法、液相沉淀法和机械混合法制备了Cu-Fe双金属掺杂的TiO2/膨润土复合光催化剂,采用XRD、FTIR对其进行了结构表征,以紫外光和可见光催化降解直接天蓝染料废水为模型,考察了制备方法对催化剂光催化性能的影响。结果表明:各催化剂中均有锐钛矿型TiO2生成,且部分TiO2进入了膨润土的蒙脱石层间,改变了其层间的有序性,生成了Ti—O—Si键,实现了TiO2粒子与膨润土的复合。溶胶-凝胶法制备的催化剂中TiO2与膨润土的复合程度最高,Cu2+和Fe3+成功掺入了TiO2晶格,形成了复合半导体,拓宽了TiO2的光谱响应范围,使该催化剂表现出最优的光催化活性,并且该催化剂性能稳定,易于沉降分离,经高温活化再生后仍具有良好的催化活性,可重复多次使用,表现出良好的再生性能。     

纳米TiO2-x (BN)x材料制备及其光催化性能研究

首次使用常温络合-控制水解法,以TiCl_4、氨水、尿素、硼酸、有机羧酸为主要原料,制备了硼氮共掺杂的纳米TiO_2光触媒乳液。样品的粒径、晶型、元素类型、光吸收能力及结合键能分别通过纳米激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、X射线光电子谱仪(XPS)等进行表征。结果表明:当B和N离子的掺杂物质的量分数为0.1%时,溶液中粒径最小,达到3.4 nm;掺杂少量B和N离子并不会改变TiO_2的晶型;测量值与实际投料值一致;在TiO_2中加入适量B和N离子,会使其光谱吸收范围红移;掺杂的B和N离子进入了TiO_2晶格,分别形成了O—Ti—N键和B—N键。以酸性红3R染料为降解材料,研究了硼氮共掺杂纳米TiO_2光触媒的催化特性。结果表明,当物质的量分数为0.1%、回流时间为10 min、溶液p H=3时,光催化性能最好,原因可能是10 min的回流时间使光触媒复合乳液达到稳定,溶液p H=3时,光触媒表面吸附的染料分子数与表面的羟基数达到了平衡。动力学研究表明酸性红3R染料的降解符合一级反应动力学。试验结果与表征结果一致。     

TiO2光催化剂负载方式及气相反应器的研究

介绍了TiO2光催化剂的载体类型,论述了负载方式和光源选择对光催化反应效率的影响,重点阐述了气相反应器设计的研究近况,并结合笔者的研究工作提出了一些看法与建议,对TiO2光催化剂的研究与应用前景进行了展望.     

Co/N/S共掺杂纳米TiO2的制备及其可见光催化活性

为提高纳米TiO2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/TiO2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对其吸光性能和结构进行了表征;以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,对其可见光催化活性进行了评价,并与Degussa P25进行对比.结果表明,在Co:N:S:Ti物质的量比为0.15:0.2:0.2:1、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1h的最佳制备条件下,所制得的Co/N/S/TiO2光催化剂为单一锐钛矿晶相,平均粒径为8～ 10 nm,比表面积约为192.19 m2/g.Co/N/S/TiO2光催化剂吸收边可红移至近900 nm,可见光催化活性突出,在纯粹可见光(λ＞400 nm)下光解活性艳蓝X-BR溶液120 min的降解率可达91.5％,与Degussa P25相比,其可见光催化活性提高了80.1％,且重复使用性能良好.     

Ag沉积对微弧氧化TiO2/Ti膜光催化性能的影响

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术在钛网上直接制备了TiO2膜.研究了硝酸银光沉积微弧氧化TiO2膜对直接耐晒蓝染料溶液的TiO2膜光催化活性,利用XRD、SEM和EDX对微弧氧化膜晶型、表面形貌和成分进行了分析.结果表明,微弧氧化TiO2膜主要由钛和锐钛矿TiO2组成,TiO2膜的光催化性能与电解时间有关.由于微弧氧化膜中锐钛矿TiO2含量相对较少,膜的光催化性能较差.光沉积银修饰微弧氧化TiO2膜可以改善膜的光催化性能,120 min对直接耐晒蓝溶液的光催化降解率由9.8%提高到26%.     

复合催化剂H4SiW12O40/TiO2的制备及其光催化降解TNT研究

采用溶胶-凝胶与溶剂热相结合的方法制备了一系列介孔复合光催化剂H_4SiW_(12)O_(40)/TiO_2。通过X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和N2吸附-脱附等检测技术对复合催化剂的组成结构、光学吸收特性及比表面积、孔径和孔容进行了表征。X射线粉末衍射分析表明,所制备的催化剂均为典型的锐钛矿晶型。紫外漫反射吸收光谱表明,与纯TiO_2相比,复合催化剂的吸收波长发生了明显红移,一定程度上拓宽了催化剂的光响应范围。N2吸附-脱附结果表明,与TiO_2相比,所制备的复合催化剂的孔径和有序性大幅度提高,粒子的聚集度明显降低。以炸药废水中典型有机污染物三硝基甲苯(TNT)为目标化合物,对所制备的复合催化剂的光催化活性进行了研究。结果表明,H4Si W_(12)O_(40)/TiO_2经修饰改性后,TNT废水中的COD降解率由70.22%提高至95.97%,反应半衰期由4.968 8 h降至1.916 4 h。     

Sb2O5/TiO2催化超声降解甲基橙溶液

采用实验室合成的Sb2O5掺杂TiO2作为催化剂,研究各种因素对甲基橙的超声催化降解反应的影响.结果表明,在Sb2O5掺杂TiO2催化剂作用下,甲基橙的超声催化降解效果明显优于单独使用TiO2的情况.1.5%掺杂量的催化剂,用量在1.0～1.5 g/L之间,超声波频率25 kHz,输出功率1.0 W/cm2,pH为1.0～3.0时,初始浓度为20 mg/L的甲基橙水溶液,100 min左右基本可全部降解,COD去除率达到99.0%以上.Sb2O5掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景.     

TiO2悬浆体系光催化降解酸性红B动力学分析

采用TiO2悬浆体系, 以高硼紫外灯为光源, 考察了酸性红B 光催化降解中溶液初始质量浓度、催化剂投加量、无机盐、空气通入量、pH 值对光催化降解速率影响.用Langmuir-hinshelwood 方程描述酸性红B光催化动力学行为. 结果表明:初始质量浓度增加, 反应由一级向零级过渡; 催化剂投加量在0.5～2.5 g/L时, 30 mg/L酸性红B一级反应速率常数与投加量成线性关系; 5种溶解性无机盐对光催化降解酸性红B存在抑制作用, 阴离子影响大于阳离子; 通入空气影响动力学行为, 改变反应级数.本实验在pH 值为3时光催化降解效果最佳, 且酸性条件下比碱性下条件效果更好;TiO2表面吸附能力随pH 值增大而减弱,光催化过程控制步骤在酸性和碱性条件不同.     

掺Fe金红石TiO2的制备及其可见光催化活性的评价研究

为提高金红石型TiO2的可见光吸收性能和光催化活性,以FeC2O4为Fe源,用浸渍法制备了掺铁金红石TiO2光催化剂。采用XRD、UV-Vis等手段对催化剂进行表征;以阿特拉津为目标污染物,在Vis/H2O2条件下对其催化活性进行了评估。结果表明,Fe以Fe2O3的形式负载在金红石型TiO2的表面;掺铁后金红石型TiO2显著拓宽了其可见光的吸收范围;煅烧温度为400℃时制得的光催化剂Fe-R-400℃的粒径结构和光催化活性最好。以Fe质量分数为1%的Fe-R-400℃作为光催化剂,控制反应体系的初始pH=3,催化剂投加质量浓度为1 g/L,H2O2初始浓度为1 mmol/L,经可见光照射反应15 min后,对初始质量浓度为10 mg/L的阿特拉津的去除率可达95.7%。催化剂循环试验表明,Fe在金红石TiO2表面负载比较牢固,催化剂具有较好的稳定性和重复使用性能。     

TiO2/ACF的Sol-Gel法制备及其对甲基橙的去除历程

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/ACF复合材料.采用SEM、低温液氮吸附对TiO2/ACF复合材料的结构进行表征.以甲基橙为模型物考察TiO2/ACF对液相有机污染物的去除性能.通过液相色谱-质谱联用技术(HPLC-MS)检测紫外光照射下TiO2/ACF和TiO2去除甲基橙过程中中间产物的种类与分布.结果表明:随着涂覆次数增加,复合材料比表面积下降,TiO2涂层变厚、开裂,部分TiO2脱落;煅烧温度决定TiO2晶型结构和晶粒尺寸.涂覆2次、煅烧温度450 ℃所得TiO2/ACF具有最高催化活性,100 min内对甲基橙的去除率高达100%,且循环使用5次后对甲基橙的去除率仍可达83.4%.ACF的负载减少了甲基橙去除过程中中间产物的种类和含量.在以TiO2为光催化剂时检测到3种中间产物,甲基橙主要经过中间产物的路径被降解;而在TiO2/ACF上以直接光催化降解为主,中间产物种类、数量均低于TiO2.     

纳米晶TiO2光催化处理含锌废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备锐态型纳米TiO2,并利用XRD、SEM对TiO2粉体进行表征,在紫外光的作用下将自制纳米TiO2光催化处理含锌废水.考察废水pH值、废水负荷、催化剂用量、光照时间等因素对锌离子去除率的影响.结果表明,在废水锌质量浓度为50 mg/L,纳米TiO2投加量为0.01 g/L,含锌废水的pH值为12,反应时间为30 min时,废水中锌的去除率可达98.73%.