TiO2表面沉积Ag粒子及其可见光下降解含盐废水中的苯酚

为了制备可见光激发下能高效降解含盐废水中有机物的光催化剂,首次以商用TiO_2光催化剂(P25)为载体,利用吸附相反应技术一步获得了Ag沉积的可见光响应复合光催化剂.同时,通过XPS、TEM、HRTEM及紫外可见漫反射光谱图,结合多种高含盐水体系中苯酚的光催化降解过程,研究了不同Ag沉积对催化剂可见光活性的影响.结果发现,吸附平衡后P25表面富含水的吸附层可作为反应和粒子的生成场所,生成量子尺寸的Ag粒子.另外,在吸附层中生成的Ag粒子均匀分布于P25表面并与之紧密结合,并在TiO_2晶格结构中引入晶格交错结构.Ag与TiO_2的表面等离子体共振效应和晶格交错结构共同提升了催化剂的可见光响应和电荷的分离效率,增强了催化剂对苯酚的可见光催化性能.在含盐废水体系中,盐离子数量越多,催化剂在可见光下降解苯酚过程受到的干扰越大.     

纳米TiO2光催化降解海水中的有机物

以无水四氯化钛为原料,采用溶胶-凝胶法制备出纳米TiO2粉末作为光催化剂,在高压汞灯的光源照射下对模拟海水进行了光催化降解。考察了TiO2光催化剂的焙烧温度、用量、反应pH、反应时间等因素对模拟海水COD降解率的影响。研究表明:经460℃焙烧1 h的TiO2光催化效果较好,在海水COD浓度约10 mg/L,溶液的初始pH为6.0、光催化剂用量1.8 g/L、反应时间2.5 h条件下,COD去除率可达99.58%。     

吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.     

TiO2催化剂薄膜背光催化的研究

利用TiO₂催化剂薄膜进行光催化反应时,根据光照方式的不同可分为正光催化和背光催化.两者相比,背光催化可以避免光在溶液中的衰减而造成的光能损失.本文研究了背光催化时薄膜的厚度,光源波长的选择,及其非均掺杂V对催化效率的影响,同时与正光催化的情况作了比较.结果表明:与正光催化明显不同,背光催化时催化剂薄膜厚度对应于光源波长有一个最佳值,光源波长也只能选择大约在30 0～388nm之间;非均匀掺杂情况与正光催化相同,能提高薄膜的催化效率.     

La3+掺杂对吸附相反应制备TiO2复合催化剂的结晶过程及弱紫外光下活性的影响

利用吸附相反应技术制备弱紫外光响应的高效催化剂,并通过XRD、XPS以及HRTEM探索了不同焙烧温度下La3+掺杂量对TiO2结晶过程的影响.结合弱紫外光下甲基橙的降解反应,深入研究催化剂结晶过程的变化对弱紫外光下催化剂活性的影响.结果表明,La3+掺杂会抑制TiO2的结晶过程.当焙烧温度或者掺杂量较低时,La3+不能进入TiO2的晶格结构但会轻微地抑制TiO2的结晶过程;未进入晶格结构的La3+存在会引入光生载流子的浅能级捕获中心,在弱光体系中极大提升了催化剂的活性.当La3+的掺杂量为0.05%(原子分数)时,经过900℃焙烧后催化剂降解能力最高,其活性超过商用P25的2倍多.在较高La3+掺杂量(超过0.20%)时,900℃焙烧后一定量La3+进入TiO2的晶格结构而大大抑制了TiO2结晶;这种强烈的抑制作用使得催化剂中存在大量无定形结构TiO2,无定形TiO2甚至多于700℃焙烧后的催化剂,反而大大抑制了弱光体系中催化剂活性.     

O3/TiO2催化氧化工艺对饮用水中AOC的影响

以陶粒、硅胶和沸石为载体,分别负载二氧化钛（TiO₂）进行臭氧催化氧化去除硝基苯的实验,并对饮用水中生物可同化有机碳（AOC）所代表的小分子有机物(酮、醛、醇和羧酸类物质)的生成情况进行了研究.发现臭氧催化氧化比单纯的臭氧氧化能更彻底地将部分大分子有机物氧化成小分子中间产物,陶粒、硅胶和沸石负载TiO₂ 3种催化剂分别将AOC从大约300　μg·L^-1增加到 674.1　μg·L^-1、847.2　μg·L^-1和882.1　μg·L^-1,并且分别使AOC/TOC从原水的4.68%升高到30.5%、33.21%和46.04%,大大地提高了水中有机物的可生物降解性.如果增加臭氧投量,催化氧化可使小分子有机物部分被氧化,致使水样AOC又略有回降.在这一过程中,AOC-NOX所代表的羧酸类物质急剧增加,达到总AOC的90％以上,取代AOC-P17成为了AOC的主体组成部分.     

催化剂Ru/ZrO2-CeO2催化湿式氧化苯酚

催化剂Ru/ZrO₂-CeO₂催化湿式氧化苯酚的过程表明,Ru/ZrO₂-CeO₂可以显著提高COD和苯酚去除效果,当反应温度为170℃,压力为3 MPa,反应120 min后,COD和苯酚的去除率分别达到了99％和100％.试验还考察了不同反应条件对苯酚溶液COD去除的影响,并获得了最优的反应条件：温度为170℃,压力为3 MPa,催化剂的投加量为5　g/Ｌ,搅拌速度为500 r/min.通过对中间产物的分析,本研究提出了催化湿式氧化苯酚的简单路径图,认为苯酚首先被氧化成小分子有机酸,接着小分子有机酸被氧化成二氧化碳和水.前一个过程是快速反应,后一个过程中的乙酸氧化是慢速过程,需要在高温下才能完成.乙酸的氧化主要是自由基攻击α碳上的C—H键,先生成甲酸,并最终生成二氧化碳和水.     

纳米TiO2催化臭氧化对松花江水中氨氮的影响

研究了以负载于陶粒、硅胶、沸石表面的纳米TiO₂作为催化剂时,催化臭氧化松花江水过程中氨氮浓度的变化.结果表明,在单独臭氧化过程中,氨氮浓度先升高后下降,反应30 min后的氨氮浓度与初始浓度相近.在以TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶为催化剂的催化臭氧化过程中,氨氮浓度也是先升高后下降,但反应过程中氨氮的平均浓度要高于单独臭氧化过程.以TiO₂/沸石为催化剂时,催化臭氧化过程中氨氮浓度先下降,然后略有升高,继而又下降,30 min时对氨氮的去除率接近80%.单独臭氧化和催化臭氧化过程中,增大臭氧投量,氨氮浓度最大值出现的时间提前,并且反应过程中氨氮浓度平均值降低.增大催化剂TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶的投量,催化臭氧化过程中氨氮浓度平均值升高.增大TiO₂/沸石投量,有利于氨氮的去除,但投量增大到50g以上时,对氨氮的去除效果影响很小.温度从10℃升高到30℃,对TiO₂/陶粒、TiO₂/硅胶催化臭氧化过程中氨氮浓度的变化影响不大.而以TiO₂/沸石为催化剂时,温度升高有利于催化臭氧化过程中氨氮的去除.     

TiO2/GO复合材料紫外光催化降解水中腐植酸

采用溶胶凝胶法在最优煅烧温度(350℃)下,制备不同石墨烯(GO)负载比例的TiO₂/GO复合光催化材料,通过SEM、XRD、Raman、FT-IR、TGA、BET等技术表征并分析材料的表面形貌、晶相结构、官能团与化学键合等特征,进而探究该复合材料在紫外光下对水中腐植酸(HA)的降解性能和机理。结果表明:随着石墨烯(GO)负载比例的增大,TiO₂/GO复合催化剂粒径变小,比表面积增大,有层次的形貌空隙有效减小了团聚,提升了光生载流子迁移效率;Raman光谱中1350 cm^-1和1600 cm^-1的2处特征峰验证GO成功负载,且晶型仍以锐钛矿相为主;3%GO负载量的TiO₂/GO光催化性能最优。当TiO₂/3%GO投加量为0.5 g/L,水中HA初始浓度为10 mg/L时,在紫外光下催化反应1 h后降解率达到84.7%,其降解速率常数为0.0313 min^-1。     

TiO2薄膜光电协同催化氧化降解活性艳红

以不同波长紫外光为光源 ,研究了活性艳红在间歇式反应器中的光降解、光催化降解、光电协同催化降解行为 .结果表明 :在相同条件下 ,光催化降解速度快于光降解速度 ,而光电协同催化降解速度取决于协同电场的方向 ,当电场方向与紫外线照射方向相同时 ,降解速度比光催化速度慢 ,而当电场方向与紫外线照射方向相反时 ,其降解速度快于光催化降解速率 .     

Enhanced photocatalytic activity of rGO/TiO2 for the decomposition of formaldehyde under visible light irradiation

Due to the low concentration of indoor air contaminants,photocatalytic technology shows low efficiency for indoor air purification.The application of TiO_2 for photocatalytic removal of formaldehyde is limited,because TiO_2 can only absorb ultraviolet(UV) light.Immobilization of TiO_2 nanoparticles on the surface of graphene can improve the visible light photocatalytic activity and the adsorption capacity.In this study,rGO(reduced graphene oxide)/TiO_2 was synthesized through a hydrothermal method using titanium tetrabutoxide and graphene oxide as precursors,and was used for the degradation of low concentration formaldehyde in indoor air under visible light illumination.Characterization of the crystalline structure and morphology of rGO/TiO_2 revealed that most GO was reduced to rGO during the hydrothermal treatment,and anatase TiO_2 nanoparticles(with particle size of 15–30 nm) were dispersed well on the surface of the rGO sheets.rGO/TiO_2 exhibited excellent photocatalytic activity for degradation of formaldehyde in indoor air and this can be attributed to the role of rGO,which can act as the electron sink and transporter for separating photo-generated electron–hole pairs through interfacial charge transfer.Furthermore,rGO could adsorb formaldehyde molecules from air to produce a high concentration of formaldehyde on the surface of rGO/TiO_2.Under visible light irradiation for 240 min,the concentration of formaldehyde could be reduced to 58.5 ppbV.rGO/TiO_2 showed excellent moisture-resistance behavior,and after five cycles,r GO/TiO_2 maintained high photocatalytic activity for the removal of formaldehyde(84.6%).This work suggests that the synthesized rGO/TiO_2 is a promising photocatalyst for indoor formaldehyde removal.     

GO/(CeO2-TiO2)改性复合膜紫外光催化去除氨氮、DOC

以二氧化铈-二氧化钛（CeO₂-TiO₂）、氧化石墨烯-二氧化铈（GO-CeO₂）、氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO₂）和氧化石墨烯/二氧化钛-二氧化铈[GO/（CeO₂-TiO₂）]为改性物质,借助真空过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性制备复合膜,利用X射线粉末衍射仪、紫外可见漫反射、扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱等手段探究了复合膜的结构和光吸收能力.选择常州太湖支浜水样作为原水,研究了复合膜在黑暗及紫外光条件下对氨氮及DOC的去除效果.结果表明,黑暗条件下,（GO-CeO₂）复合膜氨氮去除率最高可达到28.21%,GO/（CeO₂-TiO₂）复合膜DOC去除率最高达29.58%;紫外光条件下,GO、CeO₂、TiO₂间的协同作用使得GO/（CeO₂-TiO₂）复合膜氨氮（65.4%）及DOC （54.7%）去除效果最佳.     

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。     

GO-TiO2改性PVDF复合膜去除微污染水体中氨氮

以氧化石墨烯（GO）、二氧化钛（TiO₂）和氧化石墨烯-二氧化钛（GO-TiO₂）为改性物质,借助真空过滤法对聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜进行改性制备复合膜.利用接触角测量仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱、X射线粉末衍射仪等手段探究了复合膜的结构和亲水性.同时选用腐殖酸（HA）作为水中微污染物的代表考察了复合膜的抗污染性能.选择常州滆湖支浜水样作为原水,研究了复合膜在黑暗及紫外光条件下对氨氮的去除效果.结果表明,GO、TiO₂和GO-TiO₂（GT）复合膜均具有优于PVDF膜的亲水性和抗污染性能,黑暗条件下,GO浓度为1mg/mL的GO复合膜氨氮去除率最高,达到26.4%;紫外光条件下,GO和TiO₂间存在协同作用,GO-TiO₂浓度为1mg/mL、GO/TiO₂=3：1的GT复合膜氨氮去除效率达到最佳（58.2%）.     

Effect of crystalline structure on terbuthylazine degradation by H2O2-assisted TiO2 photocatalysis under visible irradiation

Various methods for shifting the optical response of TiO₂ into the visible (Vis) range have been reported. Herein, we reported the application of a TiO₂/H₂O₂/Vis process and the effects of TiO2 crystalline structure on the degradation of terbuthylazine. The results indicated that TiO₂ crystalline structure and H₂O₂ addition had significant effects on terbuthylazine degradation: its degradation rate could be increased from 7% to 70% with H₂O₂ addition after 180?min of reaction, the synergistic degradation of terbuthylazine by TiO₂-Fe^{3 +} was substantially accelerated, with the degradation rate reaching up to 100% after 20?min of reaction, and rutile TiO₂ showed better photocatalytic activity and a more obvious synergistic effect than anatase TiO₂. The addition of free-radical scavengers (tert-butyl alcohol or methanol) inhibited the degradation efficiency of rutile TiO₂, but had a relatively minor effect on anatase TiO₂. Fluorescence spectrophotometry analysis indicated that hydroxyl free radicals could be continuously produced when using rutile TiO₂ as the photocatalyst. Degradation of terbuthylazine catalyzed by rutile TiO₂ occurred mainly in solution, but occurred on the particle surface of the photocatalyst when catalyzed by anatase TiO₂. This study provides new insight into the role of TiO₂ crystalline structure on the degradation of terbuthylazine and its photocatalytic degradation mechanism.     

H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2可见光下光催化降解孔雀石绿的研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2光催化剂,然后浸渍法制备出H3PW12O40/TiO2复合型光催化剂,并运用XRD、SEM、FT-IR和DRS对催化剂进行表征和分析.研究了可见光光照下H3PW12O40/TiO2对孔雀石绿降解的光催化活性,考察了浸渍量、催化剂用量、底物浓度、pH值对光催化降解率的影响.实验表明,在pH=5条件下,H3PW12O40/TiO2催化剂用量为0.3g.L-1,浓度为10mg·mL-1的孔雀石绿溶液在2L·min-1曝气、300W可见光下光照4h后光催化降解率为78%,比TiO2光催化活性提高了24%.     

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.     

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     

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;