三种不同方式制备纳米磁性Fe_3O_4颗粒及光催化性

笔者采用了3种不同方式制备了磁性纳米Fe_3O_4颗粒,以光催化降解亚甲基蓝和罗丹明溶液为模型反应,对其光催化活性进行了探讨。试验制备出来的纳米Fe_3O_4颗粒具有良好的磁性能,且不同的方法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性不同。用水解法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的光催化活性最差,无降解发生;用低温相转化法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒的降解性能比较好,降解率达到70%～80%;共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒最好,粒径最小,其降解率高达96%。共沉淀法制备出的纳米Fe_3O_4颗粒具有磁性的特点,也易于分离回收,具有良好的应用前景。     

Fe_3O_4/TiO_2的制备及太阳光催化性能研究

采用水解法制备了Fe_3O_4/TiO_2光催化剂,以紫外光和太阳光为光源,以苯酚降解为模型反应,4-氨基吡啉显色法来测定溶液中残余苯酚的浓度,并通过IR、XRD和UV-vis等方法对催化剂进行表征。光催化降解苯酚的活性实验表明,当Fe_3O_4含量为20%,焙烧温度为400℃时,Fe_3O_4/TiO_2的催化剂具有较好的太阳光活性和磁回收性能。反应150min,苯酚的降解率达50%;催化表征说明铁离子进入了TiO_2晶格形成了Fe-O-Ti键,400℃焙烧的TiO_2和20%Fe_3O_4/TiO_2为中TiO_2为锐钛矿相,Fe_3O_4复合后,TiO_2粒径降低了近9 nm,同时增强了可见光吸收性能,促进了Fe_3O_4/TiO_2的苯酚降解活性。     

磁核制备条件对TiO_2/Al_2O_3-Fe_3O_4光催化磁流体性能的影响

采用低温水热法制备了TiO_2/Al_2O_3-Fe_3O_4光催化磁流体(TAF),考察了制备载体Al_2O_3-Fe_3O_4条件对所制备的TAF理化性质和光催化性能的影响,并进行了表征分析;以初始质量浓度为25 mg/L的苯酚溶液为模拟污染物,对其进行光催化降解以考察其催化活性。结果表明,当Al_2O_3-Fe_3O_4载体的制备条件,原料Al_2O_3、Fe_3O_4的摩尔比4:1,p H为7,焙烧温度400℃,保温时间60 min,同时添加20 m L 0.1 mol/L的十二烷基苯磺酸钠时,所得TAF具有最佳的光催化效率。当光催化反应时间为120 min时,TAF以Ti O_2计的质量浓度为1 g/L时,苯酚的降解率达到81.2%;并具有良好的磁回收性能。     

GO/Fe_3O_4/ZnO的制备及其光助Fenton降解苯酚

采用水热法制备了GO/Fe_3O_4/ZnO复合材料,并用SEM、FT-IR、XRD等手段对其进行了表征。以苯酚为降解目标,探讨了GO/Fe_3O_4/ZnO复合材料用量、H_2O_2投加量、苯酚浓度和pH等因素对降解苯酚效果的影响。实验结果表明,在GO/Fe_3O_4/ZnO投加量为200 mg/L,H_2O_2投加量为12 mmol/L,pH=7.2的条件下,利用该复合材料对苯酚质量浓度为88.85 mg/L的油田污水进行光催化Fenton降解,60 min后,苯酚降解率可达98%。     

Fe3O4/生物模板TiO2复合材料光-Fenton氧化水中四环素

采用生物模板法制备分级多孔结构Ti O_2,再通过水热法制得Fe_3O_4/生物模板Ti O_2复合材料。采用XRD、SEM、EDX、VSM等对制备的材料进行了表征,并考察了Fe_3O_4/生物模板Ti O_2光催化-Fenton降解水中四环素的性能及稳定性。研究表明,制备的复合材料由锐钛矿型Ti O_2和磁铁矿型Fe_3O_4组成,饱和比磁化强度为45.51 emu/g,具有优异的磁回收性能。当pH为7时,Fe_3O_4/生物模板Ti O_2光催化-Fenton降解四环素的效果最佳,降解率为99.22%。复合材料重复使用7次后,四环素降解率仍达98.9%以上,具有较好的催化稳定性。     

Fe_3O_4@SiO_2介孔微球/PVDF超滤膜的制备与性能

以十六烷基三甲基溴化铵为介孔导向剂,氨催化水解正硅酸乙酯,制得具有核壳结构的磁性Fe_3O_4@SiO_2介孔微球,通过相转化法制备出Fe_3O_4@SiO_2/PVDF杂化超滤膜。通过SEM、EDX、AFM、TGA、接触角、力学性能、过滤通量等测试,探讨了Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂的PVDF超滤膜的结构和性能。结果表明,随着Fe_3O_4@SiO_2介孔微球掺杂浓度的增加,PVDF复合改性膜的膜孔结构影响不大,而改性膜的热稳定性、亲水性和抗污性能逐渐增强,得到有效提升。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为1%时,Fe_3O_4@SiO_2介孔微球在膜表层和膜体指状孔分布均匀,改性膜的机械强度达到最佳值。当Fe_3O_4@SiO_2介孔微球质量分数为2%时,由于改性膜亲水性的改善,其水通量和渗透通量达到最大值。     

Ag/TiO2/PVDF复合纤维膜的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝结合溶胶法制备了一系列不同Ag/TiO₂含量的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜，并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、干湿重法、过滤测试法、微电脑抗张强度测定仪等对复合纤维膜的微观形貌、力学性能等进行表征和研究，结果表明添加适当的Ag/TiO₂时，所制备的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜纤维表面比较平滑，具有较大的平均孔径和较高的孔隙率，且抗拉强度和伸长率均有所提高，但如过量添加Ag/TiO₂，则会导致膜性能受到影响。对Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜光催化降解溶液中亚甲基蓝(MB)的性能进行研究，结果表明，相较于PVDF原膜，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜对于MB的光催化降解性能有显著提升，且其光催化降解过程符合准一级动力学模型。循环利用性能测试结果表明，Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜重复利用性较好，具有实际应用前景。     

α-Fe_2O_3/ZnFe_2O_4复合粉体制备及其光催化降解亚甲基蓝

采用共沉淀-焙烧法制备了不同α-Fe_2O_3/Zn Fe_2O_4摩尔比的α-Fe_2O_3/Zn Fe_2O_4异质结复合粉体,考察了组分比对其光催化降解10 mg/L亚甲基蓝溶液活性的影响.结果表明,与单相α-Fe2O3或Zn Fe2O4相比,复合材料的光催化活性显著提高,α-Fe_2O_3/Zn Fe_2O_4摩尔比1:1时光催化性能最佳,光学带隙为1.94 e V,对太阳光谱的利用率约为41%,210 min内对亚甲基蓝溶液的降解率达99.65%.     

酚醛树脂改性磁载TiO_2复合材料的制备及太阳光催化性能的研究

以Fe_3O_4为载体,采用溶胶-凝胶法制备酚醛树脂改性磁载TiO_2复合光催化剂,考察其太阳光催化降解苯酚的性能。探讨了Fe_3O_4和PF的负载量、焙烧温度、苯酚质量浓度、溶液的pH等对光催化降解苯酚活性的影响。通过FT-IR、XRD、SEM、UV-Vis等手段对复合光催化剂进行物相表征。结果表明,复合材料中TiO_2为锐钛矿相,PF改性和Fe_3O_4负载促进TiO_2可见光吸收。当苯酚质量浓度为10 mg/L、pH为6、太阳光照射180 min时,8%PF/5%Fe_3O_4/TiO_2(200℃、4 h)复合材料对苯酚的降解率为92.51%。Fe_3O_4的负载提高了各催化剂的磁回收性能。     

CdS-PVDF/PSF光催化膜的制备及其刚果红降解性能研究

光催化-膜分离耦合工艺是目前水处理研究新热点之一。光催化技术和膜分离技术的耦合既能解决光催化技术中光催化剂回收难的问题,又能解决或者缓解制约膜分离工艺发展的膜污染问题。采用相转化法将聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF)与硫化镉(CdS)纳米球共混制备出光催化膜。以刚果红为模拟污染物,考察Cd S-PVDF/PSF光催化膜的膜通量和其在可见光照射下对刚果红的降解情况。测试发现,负载CdS可提高PVDF/PSF的膜通量并使其通量衰减得到有效缓解;CdS-PVDF/PSF光催化膜在出水口对刚果红的截留率随着时间增加变化不大,在120分钟时截留率仍能达到93.0%,显著大于PVDF/PSF膜的82.7%。CdS-PVDF/PSF光催化膜对储液罐中刚果红的降解率在120min时达到76.2%,也显著大于PVDF/PSF膜的41.5%。实验结果表明,CdS-PVDF/PSF光催化膜在降解有机污染物方面具有较好应用前景。     

二氧化钛光催化膜分离耦合技术在水处理中的应用

通过水热法制备纳米二氧化钛,采用相转换法制备TiO_2/PVDF膜,将该复合膜用于光催化膜反应器中,以1 g/L牛血清蛋白(BSA)溶液模拟天然大分子废水,以截留率和膜通量为参数,采用无光截留-光催化降解交替运行方式研究其光催化性能与膜分离性能。结果表明,添加纳米二氧化钛能增大PVDF膜的亲水性,二氧化钛质量分数为3%的TiO_2/PVDF膜亲水性最好,对BSA的截留率达到93%;采用交替运行方式,无光时膜表面截留大量的BSA分子,膜通量减小,衰减率达到85%~90%,加光通纯水一段时间后,由于纳米二氧化钛光催化降解膜表面的BSA大分子,膜通量逐渐恢复,恢复率均达到86%;连续交替运行后,周期逐渐缩短,恢复率趋于稳定。说明TiO_2/PVDF膜用于光催化膜反应器中,将光催化技术与膜分离技术耦合,显著地恢复了膜通量,增加膜的使用寿命,同时避免了催化剂流失。     

Fe3O4@Ag3PO4/AgCl光催化剂的制备及光降解性能研究

光催化作为一种绿色环境治理技术,成为学界的重要研究方向之一。然而,绝大部分光催化反应需要依靠紫外光激发,发展前景受到极大限制。采用两步沉淀法制备了磁性可见光催化剂Fe_3O4@Ag_3PO_4/AgCl,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对其进行结构和组成特性分析。与此同时,以亚甲基蓝(MB)为目标污染物,研究了 Fe_3O_4@Ag_3PO_4/AgCl光催化剂的可见光催化降解性能。XRD和TEM分析表明,Fe_3O_4@Ag_3PO_4/AgCl光催化剂是由,Ag_3PO_4包覆在磁性纳米Fe_3O_4粒子表面,并由AgCl表面修饰Fe_3O_4@Ag_3PO_4形成。UV-Vis分析表明,Fe_3O_4@Ag_3PO_4/AgCl是可见光催化剂,且Fe_3O_4的负载能提高Ag_3PO_4对可见光的利用率。Ag_3PO_4光催化剂的循环利用性能较差,而Fe_3O_4@Ag_3PO_4/AgCl的循环利用性能较好。此外,Fe_3O_4@Ag_3PO_4/AgCl光催化降解MB过程中,主要的活性物质是O_2·~-和h~+,其中h~+的影响更为显著。     

TiO2光催化膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O₂粉体,并以聚乙烯醇和聚多巴胺为载体,采用浇铸法制备出Ti O₂光催化薄膜。对膜的耐水性和光催化降解性能进行了测试。结果表明,光照30min甲基橙的降解率为89.33%,光照60min甲基橙的降解率为93%。随着薄膜内Ti O₂添加量的增加,膜的光催化性能逐渐增强,在水中的吸水率逐渐降低。     

Fe_3O_4/ZnO的微结构表征及光催化性能分析

以乙酸锌和硝酸铁为原料,通过水热合成方法制备了Fe_3O_4/ZnO,采用SEM分析了Fe_3O_4/ZnO的微观形貌,表明制备的Fe_3O_4/ZnO六棱柱体表面沉积较多小粒子,且Fe_3O_4/ZnO的柱体粒径略小于纯ZnO粒子;通过XRD分析表明,Fe元素是以Fe_3O_4的形式存在;结合XPS分析进一步表明了Fe_3O_4/ZnO的成功制备;通过光催化降解分析表明,Fe_3O_4/ZnO的光催化降解能力略高于纯ZnO的降解效率。     

Fe_3O_4-TiO_2复合材料的制备及光催化降解四环素的研究

将共沉淀法与溶胶-凝胶法相结合,制备Fe_3O_4-TiO_2复合材料,通过XRD、XPS、BET、TEM等测试技术对Fe_3O_4-TiO_2进行表征分析,以四环素为目标污染物,在Fe_3O_4含量、反应投加量以及反应初始pH等条件下,研究了Fe_3O_4-TiO_2光催化降解四环素的效果。结果表明,光催化降解60 mL浓度20 mg/L的四环素废水,Fe_3O_4-TiO_2的最优配比为m(Fe_3O_4)∶m(TiO_2)=2.5%,2.5%Fe_3O_4-TiO_2的最优投加量为60 mg,最优pH约为7,60 min降解四环素废水可达90%以上。     

CaCO_3/Fe_2O_3/CaFeO_3建筑材料复合催化剂的合成与性能研究

采用传统的溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3/Ca Fe O_3复合光催化剂,再经超声浸渍负载合成了CaCO_3/Fe_2O_3/CaFeO_3复合光催化剂。物相分析可知,样品中仅含CaCO_3、Fe_2O_3和CaFeO_3的衍射峰,表明通过超声浸渍法合成复合光催化剂时单相光催化剂间不会发生化学反应。光催化实验表明,CaCO_3/Fe_2O_3/CaFeO_3复合光催化剂对大红染料具有良好的光催化活性。实验研究了pH、CaCO_3负载率和过氧化氢添加量对复合光催化剂降解率的影响,得到最佳的催化降解条件:pH=5、CaCO_3负载率为15%(质量分数)、过氧化氢添加量为6mL。结合实验结果,分析了过氧化氢增强CaCO_3/Fe_2O_3/CaFeO_3复合光催化剂的光催化机理。     

Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7催化过硫酸盐降解染料研究

通过化学共沉淀法制备了纳米Fe_3O_4,并通过柠檬酸钠对其进行修饰(记作Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7)以便增强其溶解性。对Fe_3O_4进行了XRD测试,对Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7和Fe_3O_4进行了FTIR、TEM测试。XRD测试结果表明成功制备出了Fe_3O_4,FTIR测试结果表明柠檬酸根成功和Fe_3O_4结合在了一起,TEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7较Fe_3O_4具有更好的分散性。将Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7作为催化剂对Na_2S_2O_8进行催化,染料降解率及染料分解前后的SEM测试结果表明Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7具有催化过硫酸盐的性能。构建的几种不同体系催化Na_2S_2O_8,结果表明,Fe_3O_4@C_6H_5Na_3O_7相比Fe_3O_4具有更好的催化效果,但其催化效果仍较Fe⁽²⁺⁾差。     

暴露晶面对Bi_2O_3/BiOCl复合纳米材料光催化性能的影响

采用热氧化法分别制备了Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(001)的BiOCl纳米片(001-BiOCl)和Bi_2O_3纳米颗粒修饰的暴露晶面为(010)的BiOCl纳米片(010-BiOCl)复合材料。采用XRD,SEM对样品的结构与形貌进行分析,采用紫外-可见分光光度计(UV-vis)测试样品的光吸收性质,采用氙灯辐照下光催化降解罗丹明B的方法测试不同样品的光催化活性。结果表明,Bi_2O_3/001-BiOCl样品具有更好的光催化性能,其光催化降解效率是Bi_2O_3/010-BiOCl的5.5倍,Bi_2O_3/001-BiOCl优良的光催化活性与Bi_2O_3纳米颗粒对可见光的吸收及001-BiOCl在[001]方向的内部电场有关。     

α-Fe_2O_3薄膜的制备条件与其光催化性能的关系研究

采用喷涂法在玻璃、陶瓷和不锈钢等基片上制备了具有光催化活性的α-Fe_2O_3薄膜,并以亚甲基蓝作为模拟有机污染物评价其光催化活性。本文利用红外光谱、紫外-可见光谱和电化学等手段研究了喷涂量和热处理温度对薄膜性能的影响。研究发现,合理控制喷涂量是得到最佳膜厚样品的关键,喷涂量太多或太少均不利于高活性α-Fe_2O_3薄膜的形成,对陶瓷基材喷涂量控制在40-50ml/m2为佳,此时降解亚甲基蓝效率最高。α-Fe_2O_3薄膜热处理温度为300℃附近时,降解亚甲基蓝效率最高。其原因是该条件下光催化剂具有最高的比表面积和最佳的光生载流子分离效率。期望本研究结果能为粉体型可见光光催化剂的薄膜制备以及实际光催化技术应用提供一种新思路。     

Fe3O4@SiO2@C@ZnO复合材料制备和 性能研究

采用溶剂热法制备了Fe_3O_4颗粒,并以CTAB为表面活性剂,采用改进后的St9ber法以及沉淀法制备出Fe_3O_4@SiO_2@C@ZnO的复合粉体材料。使用X射线衍射(XRD)和激光粒度,荧光光谱和热重分析等表征手段,结果证明SiO_2、ZnO和C层成功包覆在其表面。经磁性测试观察发现,Fe_3O_4@SiO_2@C@ZnO纳米颗粒有较好的磁性能;通过荧光光谱分析,结果表明该材料对于苯酚有较为优越的吸附性能。