钛基氧化物纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

以纯钛和2种不同钛合金(Ti-0.2Pd和Ti-6Al-4V)为基材,通过阳极氧化法制备了3种不同组分的钛基氧化物纳米管阵列。采用SEM,EIS,XRD,EDS,ICP,XPS和UV-Vis DRS等测试手段分析3种纳米管阵列的组装过程和性能。EDS和XPS测试表明Al和V以氧化物形式存在,其含量与初始基材基本一致。ICP测试确定了Pd的存在以及含量。3种纳米管阵列的光催化性能通过光催化降解硝基苯酚来测定。Al和V掺杂抑制了TiO₂纳米管阵列的光催化降解有机物性能,而Pd掺杂显著提高了纳米管阵列的光催化降解有机物性能。Pd掺杂不但可以增强光吸收性能,还能促进光生载流子的分离,而Al和V过量掺杂会引起结构缺陷并构成了复合中心,导致光生载流子难以分离。Pd掺杂的TiO₂纳米管阵列具有抗S毒化的特性和优良的循环性能。研究结果表明直接阳极氧化Ti-0.2Pd合金能制备出功能高效、适于环境领域应用的光催化材料。     

O3/TiO2/γ-Al2O3协同降解苯酚的研究

采用催化臭氧化技术对降解苯酚进行研究。考察了进气流量、苯酚初始浓度、催化剂投加量、pH值及温度等因素对苯酚降解的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着进气流量的增加、温度的降低,苯酚的降解速率加快;溶液pH值对催化臭氧化有比较重要的影响,在pH值为8~10时,苯酚的去除率最高。     

负载型纳米TiO2光催化降解罗丹明B动力学与机理研究

采用负载型纳米TiO2/AC在流化床反应器中降解罗丹明B染料废水。研究了罗丹明B的光催化降解反应动力学与降解机理。结果表明,负载型纳米TiO2光催化降解罗丹明B过程符合一级动力学方程,降解机理首先是罗丹明B分子发色基团苯氨基、羰基键被破坏,然后是无色中间产物的逐渐降解。     

F/Ce掺杂Bi2WO6可见光光催化氧化甲基橙

针对新型光催化剂Bi2WO6在可见光条件下光生电子-空穴分离效率低的问题,本文采用液固相水热反应的方法制备了F/Ce掺杂改性的Bi2WO6光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)等分析表明,F/Ce掺杂Bi2WO6光催化剂具有明显的层状结构,可有效降低电子-空穴的复合率,且改性后的Bi2WO6吸收波长发生红移。光催化氧化处理甲基橙降解实验结果表明:F和Ce共掺杂下Bi2WO6在可见光下具有最高的光催化活性,主要活性物质为羟基自由基(·OH),甲基橙的降解率在50 min后可以达到97%,催化活性比纯Bi2WO6提高了近2倍。本研究为研发水环境中高浓度有机废水,特别是难降解有机污染物的高效治理技术提供了基础数据。     

TiO2/石墨烯复合光催化剂的制备及其吸附与光催化降解性能

近年来,利用石墨烯独特的电学性质及高比表面积对一些材料进行修饰,制备性能更好的复合新材料成为材料学研究热点.本研究利用氧化还原法制备石墨烯,并进一步采用水热法制备TiO2/石墨烯(GN)纳米复合光催化剂.采用TEM,XRD,BET,UV-Vis DRS等对所制备的纳米复合材料进行表征.实验研究表明:随着石墨烯含量的增加,制备的复合材料光响应区域扩大,比表面积增加.研究证明TiO2/石墨烯对亚甲基蓝(MB)有更好的吸附及光催化降解效果.经计算,在室温下,pH =8时,P25-10％ GN对MB的饱和吸附量为50 mg/g.     

纳米TiO2光催化在废水治理中的研究与应用

介绍了纳米TiO2的光催化机理,讨论了其在废水处理中的不足之处以及近年来的改进手段。概述了光催化技术在处理含油废水、含药废水、印染废水、造纸废水、表面活性剂废水、重金属污染物废水等方面的最新应用研究进展,指出了其在废水处理中还存在阳光效率低、回收再利用困难、降解效率有限等问题及今后的研究趋势。     

O3／H2O2预处理难降解制药废水研究

研究O3/H2O2联合作用对去除难降解制药废水COD、改善废水可生化性的效果,并考察pH值、臭氧用量、H2O2投加量等因子对预处理效果的影响。实验结果表明,pH值为11左右,臭氧用量为1 20g/L、H2O2投加量为20mmol时,废水COD去除率达到62%,BOD5/COD提高到0 36。如果用SBR进行二级处理,可使最终出水指标达到国家排放标准。     

纳米TiO2光催化技术在工业废水处理中的应用

介绍纳米TiO2的光催化特性,概述纳米TiO2光催化技术在降解印染废水、农药废水、造纸废水、表面活性剂废水以及含苯酚类、石油类和重金属污染物废水处理中的应用研究进展,总结了纳米TiO2应用于废水工业化处理所存在的问题,认为该技术研究领域近期内的主要发展方向为:大力开展纳米TiO2的改性技术、固定化技术和纳米TiO2光催化降解实际工业有机废水的试验研究及其高效、多功能、集成式光催化反应器的研制。     

两步阳极氧化制备TiO2纳米管的光电催化产氢性能研究

利用两步电化学阳极氧化法制备了TiO2纳米管(TNT),并比较了其与一步阳极氧化法制备的TNT形貌特征和光电催化活性。结果表明:两步氧化法制得的TNT较一步阳极氧化法制得的TNT形貌有较大的差异,两步氧化后TNT平均管长和管径略有增加,分别达到7.67μm和72.12 nm,而管壁厚度则减少到16.36 nm,这导致长径比从59.73显著增加到104.83。相应地,其光-氢转化效率也从0.14%显著增加到0.36%。而目标污染物乙二醇的存在进一步提升了TNT的光电催化降解污染物同时产氢的活性。因此,两步阳极氧化法是一种简单有效改善TNT结构特征和光电催化性能的有效方法,在光电催化降解污水中的有机污染物同时产氢方面有应用前景。     

FeS矿活化H2O2降解水中对氯苯胺的实验研究

以对氯苯胺(PCA)为目标污染物,研究了常温下Fe S矿活化H2O2非均相类Fenton体系对难降解有机物的去除效果。分析了初始p H值、催化剂和H2O2投加量等重要因素对PCA降解率的影响。当PCA浓度为0.2×10-3mol/L,溶液初始p H值为3.0,H2O2投加量为3.2×10-3mol/L,Fe S矿用量为0.4 g/L,反应20 min时,PCA去除率可达100%,且反应进行到40 min后,已达到完全脱氯效果。在此基础上,通过对Cl-、SO42-、Fe3+等中间产物离子和总有机碳(TOC)变化规律的测定,探讨了有机物降解机理。研究结果表明:Fe S矿对催化H2O2氧化具有很强的催化活性,能提高H2O2的利用效率,相比于单一含铁矿物具有更好的催化性能,并且催化剂易于沉淀分离,回收利用。     

W-S-TiO2/SBA-15复合材料的表征及其可见光降解性能

利用介孔分子筛SBA-15的良好负载性和孔道均匀性,以钛酸四丁酯、硫代硫酸钠、钨酸钠分别作为钛、硫、钨源,水热合成了W-S-TiO2/SBA-15材料。对材料进行XRD、BET、SEM、XPS、UV-Vis分析。结果显示TiO2的负载并没有破坏SBA-15的介孔结构,UV-Vis分析发现掺杂W、S后,合成材料对光的响应拓展到可见光区,XPS分析证实了硫以阳离子S6+进入TiO2晶格,而W以同晶取代方式占据晶格中Ti的位置。光催化实验考察了材料5h内对20mg/L亚甲基蓝的去除效果,结果显示可见光下W-S-TiO2/SBA-15光催化效率分别是未掺杂样品和市售DegussaP25光催化剂的3.7和7.2倍,具备良好的可见光催化能力。     

纳米TiO2光催化材料的制备及其在水处理中的应用研究进展

近年来,水资源污染和短缺问题日益突出,对水质的修复保护工作至关重要。纳米TiO2作为一种高效节能的光催化功能材料,在水质修复领域有广泛的应用前景,同时也面临着一些挑战。如何提高纳米TiO2材料的催化活性和光催化效率,成为当前的研究热点。针对近年来TiO2光催化的研究和在水质修复领域的应用进展,对不同形态的纳米TiO2的制备、改性研究进展进行了综述,在此基础上全面介绍了纳米TiO2作为光催化剂处理不同污染水质的应用现状,并对今后的研究发展方向进行了展望。     

纳米TiO2光催化剂可见光响应的改性研究

综述纳米TiO2光催化剂对可见光响应的改性研究,介绍复合半导体、染料光敏化及非金属掺杂改性的方法,可以将只能由UV光激发的TiO2光催化反应红移到可见光区域进行。文中最后提出了金属与非金属复合掺杂改性TiO2是今后的一个重要研究方向,并存在巨大的研究空间。     

微/介孔氮掺杂TiO2的合成与表征及催化性能的研究

以碱处理后的13X分子筛、硅酸钠为原料,加入模板剂和钛酸四丁酯,同时引入氮源,在水热条件下晶化生成具有良好的光催化性能的新型微/介孔氮掺杂TiO2复合材料.通过XRD、TEM、N2吸附-脱附等技术对复合材料的微观结构进行了表征分析;通过降解邻苯二甲酸二丁酯实验检测复合材料的催化性能和影响复合材料合成中的各项因素,如硅铝比、氮钛比、合成体系pH、晶化时间、煅烧温度等,确定了最佳的制备工艺参数.结果表明:通过氮掺杂能引起复合材料的激发吸收光谱明显红移并具有较好的可见光催化活性.     

WO3/TiO2光催化剂的制备及光催化产氢性能研究

针对催化剂TiO_2禁带宽度较宽、光响应范围较窄的问题,对TiO_2进行改性,采用溶胶凝胶法制备了不同复合比例的WO_3/TiO_2催化剂以提高TiO_2的光催化活性。应用SEM,BET,XRD,UV-Vis,FT-IR等方法对催化剂进行表征,分析了不同复合比对WO_3/TiO_2样品形貌、晶型、比表面积和产氢速率的影响。当入射波长为300~600 nm,2%WO_3/TiO_2的吸光度大于TiO_2的吸光度,吸收带边红移。通过300 W氙灯照射进行光解水制氢的测试,评价了不同WO_3/TiO_2样品的光催化分解水产氢活性。结果表明:复合比为2%时,WO_3/TiO_2的光解水产氢活性最佳,最高可达14 445.3μmol/(h·g),其产氢速率是TiO_2的10倍,同时探讨分析了光催化反应机理。这将在太阳能光解水产氢领域有着广泛的应用前景。     

GAC/H_2O_2对二级出水溶解性有机物的降解研究

颗粒活性炭(GAC)常用作吸附剂,其催化作用未受到重视。为此研究了GAC催化H2O2氧化(GAC/H2O2)体系对生活污水处理厂二级出水中溶解性有机物的降解效果。结果表明,GAC/H2O2对二级出水COD和UV254去除率明显高于GAC和H2O2单独作用。不同性质的GAC其吸附与催化能力不同;随H2O2投加量增加去除率先增加后降低;降解率随GAC投加量增加而增加;pH在2~10均能实现有机物的降解。对比反应前后溶解性有机物的分子量及亲疏水性分布,发现二级出水中溶解性有机物的成分可能是影响反应效果的一个因素。GAC/H2O2体系常温常压下自发进行,无污泥产生,值得进一步深入研究。     

掺杂纳米TiO2光催化氧化处理硝基苯废水研究

针对硝基苯难降解性,以及其在环境中长期存在和积累的问题,采用溶胶-凝胶法制备的系列金属离子掺杂纳米TiO2为催化剂,在紫外光照射下对硝基苯废水进行光催化降解.实验结果表明,光催化氧化处理硝基苯废水的效果依次为,铜掺杂纳米TiO2、铁掺杂纳米TiO2、铬掺杂纳米TiO2、商品纳米TiO2.铜掺杂纳米TiO2光催化氧化处理硝基苯废水的最佳条件为:合成废水pH为3.0,铜掺杂纳米TiO2用量为7.5g/L废水,用30W紫外灯在搅拌条件下光照4 h,废水的硝基苯含量由100 mg/L降至2.59 mg/L,去除率达到97.41%.     

Vis/LaFeO3/PDS复合高级氧化体系降解亚甲基蓝的机制

采用超声辅助溶胶-凝胶法制备对可见光(Vis)有良好响应性的LaFeO₃晶体,将其与过二硫酸盐(PDS)结合,构建Vis/LaFeO₃/PDS复合高级氧化体系,用以降解亚甲基蓝(MB)。结果表明:在PDS浓度为0.5 mmol/L、LaFeO₃投加量为0.5 g/L时,Vis/LaFeO₃/PDS体系30 min对质量浓度为30 mg/L的MB的去除率可达92.4%;复合体系对pH值有较强的适应性,Vis、LaFeO₃、PDS三者复合,通过提高光生电子-空穴对的分离效率,促进Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)的氧化还原循环和氧空位向活性氧自由基的转化,提高了空穴(h⁺)、SO^-₄·、单线态氧(¹O₂)等活性物质的产生效率和氧化活性能力的发挥。Vis/LaFeO₃/PDS体系是光催化和过硫酸盐高级氧化技术的高效结合,其协同效应在废水中难降解有机物的治理方面具有较好的应用前景。     

TiO2/GeO2复合膜光催化氧化降解染料废水

研究了自制TiO2/GeO2复合膜圆形光催化氧化反应器对经生化处理后的染料废水的降解过程.结果表明光催化氧化的最佳条件是锌片镀TiO2/GeO2复合膜,pH为8,H2O2为400mg/L.染料废水经该反应器处理后,CODCr去除率超过80%,色度去除率约90%,出水水质可达<污水综合排放标准>(GB 8978-1996)一级标准.     

不同结构网基Ti/Sb-SnO2电极电催化降解苯酚效能

以不同孔结构及面积的网基Ti/Sb-SnO₂电极为研究对象,考察其电催化氧化苯酚的效能。研究发现:各网基电极能够有效的去除废水中的污染物,在电流密度为10mA/cm²,反应20min后,面积为69.6cm²电极(M3)的TOC去除率为29.02%,是面积为57.8cm²(M2)、49.6cm²(M1)、42cm²(M0)电极的1.09倍、1.20倍、1.57倍;而M3的·OH量为M2、M1、M0的1.22倍、1.78倍及2.64倍,TOC去除速度明显小于·OH的生成速度,这是由于·OH的寿命较短、析氧副反应与·OH生成过程产生竞争,并且当反应为传质控制时,即使·OH产量较高,电极表面不能被完全利用;COMSOL结果表明过密的网结构使电场沿电极表面呈现的变化越小,进而影响电极的传质性能。增加电极面积是提高污染物处理效果的有效方法之一,然而,过高的面积会提高系统的能耗、降低矿化电流效率及传质性能。