TiO_2光催化氧化室内VOCs的失活再生研究进展

半导体TiO2纳米材料由于其无毒无害,化学性质稳定等优点,目前已经成为环境污染控制领域和材料学领域共同研究的热点。TiO2纳米材料对环境污染物光催化氧化效果显著,但是随着TiO2的反复使用,其催化效率会减低,最终失去光催化的活性;文章主要对TiO2在光催化降解环境污染物后的失活和再生情况进行了综述,讨论了TiO2光催化剂失活的机理以及其再生的途径。     

光催化氧化苯甲酸时TiO2中毒机理及再生方法的研究

以苯甲酸作为模型污染物,采用强制中毒的方法研究了TiO2在悬浮光催化氧化体系中的中毒过程,并通过对中毒TiO2进行IR、SPS及XPS表征,分析了中毒后TiO2的表面性质,揭示了苯甲酸光催化降解过程中TiO2光催化剂的中毒机理.采用高温焙烧、UV光照射及超声波振荡等方法对中毒TiO2进行再生,并考察再生效果.研究表明,实验条件下,催化剂反复使用20次后将完全中毒.引起TiO2中毒的主要原因是苯甲酸及其降解中间产物,如羟基苯甲酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等吸附、积累在TiO2表面,占据了TiO2的表面活性位置,使其光催化活性下降;TiO2在使用过程中出现的团聚现象也会导致其活性降低.比较了高温焙烧、UV光照及超声波清洗3种方法对中毒催化剂的再生效果的比较研究,结果表明,3种方法均能使中毒后TiO2的催化活性得到一定恢复,其中高温焙烧对中毒TiO2的再生效果较好.     

TiO_2光催化降解直接耐酸大红的动力学研究

以TiO2为催化剂,直接耐酸大红4BS为模型污染物,对暗吸附实验和不同光强下的光催化反应进行了研究。实验结果表明,TiO2对4BS有很强的吸附作用,其原因主要与染料的结构特性和催化剂表面物种有关,由于高吸附作用导致光催化反应为零级动力学;反应速率r随起始浓度C0的增加变化不大,随着光强的增强,反应速率逐渐加快,但当光强大于1.48 mw/cm2,变化较小达到光饱和;通过分析推测光催化反应途径主要是羟基自由基.OH与吸附在催化剂表面有机物的反应。     

贵金属负载TiO_2光催化降解甲苯研究

采用Degussa P25 TiO2粉末,利用光沉积法制备贵金属负载光催化剂M/TiO2(M分别为Pt、Pd、Ag和Au)。通过气相甲苯光催化降解实验考察M/TiO2的光催化活性。实验结果表明:负载1.0 wt%的Pt、Pd、Ag和Au四种贵金属均可提高TiO2光催化降解甲苯的效率,其中Pt/TiO2的光催化活性最佳。循环伏安法(CV)、塔菲尔(Tafel)和Mott-Schottky电化学测试证明Pt的负载抑制光生电子和空穴的复合,提高载流子浓度,进而增强TiO2光催化活性。     

纳米TiO_2光催化降解水体污染物研究进展

在讨论纳米TiO2 光催化降解机理的基础上 ,介绍了纳米TiO2 光催化降解各种水体污染物的研究进展     

纳米TiO_2光催化降解印染废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2光催化剂,并用X射线衍射仪和扫描电镜对制备的TiO2进行结构表征。详细考察了照射时间、废水初始浓度、TiO2用量、pH、光源种类、H2O2、H2O2/Fe2+对实际印染废水的降解效果。研究结果表明:当反应时间为3h时,印染废水COD去除率为95.9%,脱色率达100%;印染废水的脱色率和COD去除率与印染废水的初始浓度成反比关系;TiO2光催化剂最佳用量为80mg/L;印染废水最佳降解的pH为6.0。当添加辅助氧化剂H2O2用量为600mg/L时,能进一步提高印染废水的COD去除率,特别是H2O2和Fe2+共同作用下,COD去除率达到99.%。     

负载化纳米TiO_2光催化降解气相甲苯

使用高比表面积的玻璃弹簧为载体,水热合成法制备了TiO2膜光催化剂,并在密闭循环式反应系统中进行甲苯的气相光催化降解实验。考察了气体流速、空气相对湿度、污染物初始浓度和催化剂用量对甲苯降解效率的影响,并采用GC/MS测定光催化降解过程中的气体组分及其含量,没有发现除甲苯以外的其它气相组分,最后测试了催化剂在高污染物浓度时的使用寿命。     

悬浮态TiO_2光催化降解苯系物的方法研究

以高压汞灯为光源 ,在TiO2 粉末悬浮体系内 ,系统地研究了光照时间、光照距离、催化剂用量、苯系物浓度和溶液pH、空气流量、H2 O2 浓度、Fe3+ 浓度等因素对模拟水样中苯系物的光催化降解效率的影响。研究结果表明 ,当光照时间为 2 0min、光照距离为 6cm ,TiO2 用量为 4 0 0mg L、pH =7、苯系物浓度为 10 0mg L ,空气流量为 4 0 0mL min,苯系物降解率可达 93% ,添加H2 O2 与Fe3+ 能增加苯系物的降解率 ,当H2 O2 浓度为 6mmol L ,Fe3+ 浓度为 0 2mmol L ,苯系物可完全降解。实验测定精密度RSD为 0 5 %。     

火电厂SCR脱硝催化剂失活机理与再生技术探讨

选择性催化还原法(SCR)是目前火电厂控制NOx排放应用最为广泛的工艺,催化剂作为该工艺的核心部件,其性能优劣及寿命长短对整个SCR系统具有十分重要的影响,为此催化剂的失活与再生是被广泛关注的问题。从催化剂的烧结、磨蚀、中毒失活等方面阐述了SCR脱硝催化剂的失活机理,并就不同失活机理下的失活催化剂再生技术进行了探讨。     

碳气凝胶复合TiO_2光催化降解甲苯研究

制备了碳气凝胶复合二氧化钛光催化剂,并利用此复合催化剂对挥发性有机污染物甲苯进行了光催化降解研究,考察了甲苯初始浓度、相对湿度、紫外光能量对降解效率的影响。     

Synergistic photocatalytic degradation of pyridine using precious metal supported TiO2 with KBrO3

A series of precious metals catalysts （M/TiO/, M = Ru, Rh, Pd, Ag, Ir, Pt or Au） were prepared by a light deposition method and the synergistic photocatalytic degradations of pyridine （20 mg/L） under UV irradiation （365 nm） using M/TiO2 with electron capture agent KBrO3 have been investigated. The results show that KBrO3 has a greatly synergistic role on M/TiO2 and the photocatalytic activity of M/TiO2 is closely related to its work function. Ag could greatly enhance the activity of TiO2 due to the binding characteristics of pyridine on Ag. Under the conditions of 0.5 wt.% Ag loading, Ag/TiO2 concentration of 0.1 g/L, KlrO3 concentration of 10 mmol/L and reaction liquid pH value at 9, the pyridine can be degraded by 64% within 3 hr, doubled than TiO2 photocatalytic system. The degradation kinetics of pyridine follows first-order kinetics and k = 5.53 × 10-3 min^-1.     

二氧化钛悬浆体系中过硫酸盐对苯酚光催化降解的影响

研究了二氧化钛悬浮溶液中过硫酸盐对苯酚的吸附和光催化降解动力学的影响.在过硫酸盐浓度较低的条件下,S2 O2 - 8的加入能有效提高苯酚的光催化降解速率和表观量子产率,UV TiO2 K2 S2 O8体系下的表观量子产率大于UV TiO2 与UV K2 S2 O8两体系下表观量子产率之和;但是,当过硫酸盐浓度较高时,随着S2 O2 - 8浓度的增加,竞争性吸附加剧,二氧化钛表面的苯酚吸附量急剧减少,导致苯酚的降解速率和表观量子产率不升反降,苯酚平衡吸附量与光催化降解速率呈高度一致性.在本实验条件下,当K2 S2 O8浓度为5 0 0mg·L- 1 时表观量子产率达到最大,协同因子达0 3 9.在不同强度的入射光条件下,也能得到相似的结果.此外,讨论了pH值对不同体系TOC去除率的影响,并对在K2 S2 O8存在时TiO2 的光催化机理进行了探讨     

二氧化钛对地下水中砷硅的吸附及再生回用

二氧化钛(TiO_2)材料作为性能优异的吸附材料被广泛应用于地下水砷(As)的去除中.结果表明,地下水中共存硅离子(Si)会占据TiO_2的吸附位点,从而影响As的吸附及TiO_2材料的再生回用.本文通过同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了Si对As微观吸附机制的影响,表明Si的存在不会影响As在TiO_2上的吸附构型.衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)原位研究表明Si在TiO_2表面形成Si单体、低聚体和多聚体,从而竞争As的吸附位点,同时增加TiO_2再生的难度.为了实现TiO_2材料的高效再生,本研究进一步考察了氟化钠(NaF)对TiO_2表面Si的脱附效果,发现NaF可以有效地洗脱Si,再生后的TiO_2吸附性能稳定.ATR-FTIR光谱原位分析发现,NaF的加入可有效脱附TiO_2表面的Si单体和多聚体.当利用NaF和Na OH共同洗脱TiO_2表面的As和Si时,3次循环中As的脱附率为86.8%~100.3%,Si的脱附率为67.9%~82.0%.本研究为地下水砷硅共吸附材料的再生提供了一种有效方法.     

P123对rGO/m-TiO2薄膜微观结构及光催化性能的影响

以自制氧化石墨烯（GO）分散液和加入一定量三嵌段共聚物PEO₂₀-PPO₇₀-PEO₂₀（P123）模板剂的TiO₂前驱体溶胶为原料,用交替浸渍-提拉结合热处理和紫外灯辐照还原法在玻璃基底上制备还原氧化石墨烯/介孔TiO₂（rGO/m-TiO₂）多层膜.通过X-射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积（BET）对多层膜进行表征分析.研究了模板剂P123加入量对多层膜的晶体结构、比表面积、形貌、孔径分布情况、吸附性能、光催化性能的影响.分别在紫外光及太阳光下评价rGO/m-TiO₂多层膜对土霉素（OTC）的光催化降解效果;在紫外光条件下,研究了多层膜对OTC的光催化降解机理.结果表明：P123的引入不会引起TiO₂晶体结构的变化;适量P123的引入可以优化多层膜的孔结构,增大比表面积、提高其吸附性能,进而提高薄膜的光催化性能;rGO/TiO₂（5wt% P123）薄膜60min对OTC的吸附率达51.2%,紫外光照射135min,降解率达到90.9%;太阳光照射50min,降解率达到91.5%.在降解OTC过程中,羟基自由基（·OH）起主要作用,路径以与·OH相关的羟基化反应和仲羟基氧化反应为主.     

复合催化剂PWn/TiO2光催化降解甲醛反应的研究

合成了PWn／TiO2(n=11，12)两种复合催化剂，运用FTIR，TG-DTA，BET比表面积，SEM，FL等手段对复合催化剂进行了表征，并将其用于甲醛的光催化氧化降解实验．结果表明，PWn／TiO2复合催化剂中的钛醇基团可在PW11的缺位位置发生化学键合作用，导致复合体系中结构的变化，光催化活性较低；PWn／TiO2复合催化体系中不仅保持了PW12完整的Keggin结构，而且，经350℃焙烧处理后PW12与TiO2形成载流子的有效迁移，使得复合催化剂具有较高的光催化活性，明显优于纯TiO2，2种复合催化剂对甲醛的光催化降解反应遵循L-H机理，符合一级动力学方程，PW12／TiO2(350℃焙烧)和PW11／TiO2(300℃焙烧)为催化剂时，光催化降解的表观反应速率常数分别为0．01243min^-1，0．005214min^-1。     

Preparation and application of efficient TiO2/ACFs photocatalyst

Activated carbon fibers （ACFs） supported titanium dioxide （TiO2） photocatalyst was developed by sol-gel method. The surface morphology and microstructure of the photocatalyst were characterized with scan electron microscope（SEM）, X-ray diffraction patterns and specific surface area analysis. The prepared photocatalyst is specially helpful for the removal of low molecular weight organic pollutants in wastewater. Decomposition efficiency of methylene blue solution by TiO2/ACFs catalyst reached almost 100% under 60 min reaction, while the decomposition efficiency by pure TiO2 was only 25% under 3 h reaction. The mineralization of toluene aqueous solution was measured by total organic carbon instrument, and the evolution of intermediate species was detected by gas chromatograph instrument. The results indicated that the prepared photocatalyst not only enhanced the photoactivity of TiO2, but also suppressed the emergence of intermediate species, which may be more deleterious to human. The enhancement of photocatalysis was due to increased efficiency of adsorption and desorption, which were control steps in heterogeneous photocatalysis.     

WO3/TiO2复合半导体的光催化性能研究

采用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备ＷＯ３／ＴｉＯ２纳米粉末,以高压汞灯为光源,亚甲基蓝溶液的光催降为模型反应,结果表明,掺入ＷＯ３摩尔比为２％时,ＷＯ３／ＴｉＯ２的光活性最高;随着热处理温升高,ＷＯ３／ＴｉＯ光活性增强;     

TiO2/pg-C3N4复合催化剂的制备及光催化性能

通过简单的超声剥离分散和水热法,成功制得了具有多孔结构的TiO₂/pg-C₃N₄复合催化剂.利用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS和PL对样品的形貌、结构及光学性能进行了表征.在模拟太阳光照射下,以RhB和MO为模拟污染物考察了TiO₂/pg-C₃N₄的光催化性能.结果表明：当TiO₂占pg-C₃N₄的质量分数为5%时,制得的TiO₂/pg-C₃N₄（5：100）复合催化剂具有最优的光催化性能.TiO₂/pg-C₃N₄（5：100）对RhB的光催化降解途径为O^2·-和h⁺使整个共轭发色团结构发生裂解.TiO₂/pg-C₃N₄（5：100）光催化性能的提高一方面是由于多孔结构增加了光催化反应的活性位点;另一方面是由于TiO₂与pg-C₃N₄之间形成了Z型异质结,与传统的Ⅱ型异质结相比,该复合催化剂不仅使光生载流子分离效率提高,同时保留了pg-C₃N₄导带电子的强还原性和TiO₂价带空穴的强氧化性.     

掺杂过渡金属的TiO2/累托石复合材料的制备及其光催化性能研究

以累托石为载体,钛酸四丁酯和硝酸铜为原料,采用溶胶-凝胶法制备出了掺杂过渡金属铜的TiO2/累托石复合光催化材料,并对其进行了X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)的表征.同时考察了复合材料在紫外光照下对对氯苯酚的光催化活性,研究了铜掺杂量和煅烧温度等因素对复合材料光催化活性的影响,探讨了过渡金属掺杂改性TiO2的机理及对氯苯酚的光催化降解机理.实验结果表明:在制备复合材料的过程中,累托石的层状结构遭到一定程度的破坏;复合材料中的TiO2主要是以大部分的锐钛矿型和小部分的金红石型的混合形态存在;负载累托石后复合材料的吸附性能明显增加,掺杂铜的TiO2/累托石复合材料的光催化活性要高于未掺杂铜的TiO2/累托石复合材料,并且当掺铜量为0.5%(质量分数),煅烧温度为500℃时,复合材料对对氯苯酚的光催化去除率达到最大;苯醌类物质可能是对氯苯酚光降解的中间产物.