不同催化系统降解甲基橙的效率比较及过程分析

以甲基橙模拟染料废水为降解目标,在自制的圆柱形不锈钢反应器中,比较三种不同的光催化系统:TiO2光催化、紫外光辐射及臭氧单独氧化的催化效率,检测脱色率、COD、pH值影响、臭氧及羟基自由基(·OH)的变化分析催化反应历程。研究表明:三种体系降解150 min后COD降解率分别为46.23%(UV),44.54%(O3)and 74.12%(TiO2),而120 min后脱色率达93.6%(UV),92.07%(O3)and 96.79%(TiO2)。三种体系在酸性条件下COD降解率和脱色率都最高。臭氧和羟基自由基检测显示,催化初期TiO2催化系统产生更多的臭氧,有利于后期·OH的产生。同时,利用·OH计算光催化反应速率也显示TiO2催化效率更好。     

硝酸镧处理对微弧氧化二氧化钛膜光催化性能的影响

以磷酸钠为电解液,采用交流微弧氧化技术在钛网上直接制备TiO2膜,利用硝酸镧浸渍方法对该膜进行表面处理,以酸性大红染料模拟废水来评价TiO2膜光催化水中有机污染物的能力。利用X射线衍射仪、SEM和EDX对微弧氧化膜晶型、表面形貌和成分进行分析。结果表明:微弧氧化TiO2膜主要由锐钛矿TiO2组成,由于膜表面钠离子的沉积,微弧氧化TiO2膜的光催化性能较差;硝酸镧浸渍处理可以减少微弧氧化TiO2膜表面钠离子含量,改善膜的光催化性能,120min酸性大红染料废水的光催化脱色率由15%提高到34.8%以上。     

光催化-膜分离集成反应器及其应用

 设计了一种新型光催化-陶瓷膜分离集成反应器,在反冲条件下利用此集成反应器进行了甲基橙光催化氧化反应,分别考察了陶瓷膜对光催化剂TiO2微粉的截留率、膜的渗透通量、光催化氧化脱色率以及不同膜分离压力下的光催化反应速率常数. 结果表明,TiO2-甲基橙悬浆液体系中TiO2微粉的截留率可达到99.9%, 经集成反应器完成一个反应周期后甲基橙氧化脱色率达到10%, 光催化氧化脱色效果高于圆柱式反应器.     

TiO2/Eu-MCM纳米超分子材料的组装和光催化性能

利用有机相-水相界面共沉淀溶胶支持自组装方法制备粒径为15nm、孔径为8nm的分子筛Eu—MCM,它拥有734m^2／g的比表面积和1．49cm^3／g的比孔容．把TiO2组装到Eu—MCM的孔道中,组装成TiO2／Eu—MCM纳米复合材料．XRD,RAMAN和选区电子衍射花样分析表明纳米复合材料中的TiO2为锐钛型．TiO2／Eu—MCM的发光表现为Eu^3 离子的特征光谱,激发峰分别为342(^5L10),358(^5L9),378(^5L7),390(^5L6),411(^5D3),462(^5D2)和524(^5D1)nm;发射峰为579,592,613,653和701nm,归属于^5D0→^7FJ(J=0,1,2,3,4)组态间的跃迁．纳米复合材料的发光强度都要比Eu—MCM的发光强,其中43％TiO2／Eu—MCM的发光最强．荧光和紫外漫反射结果表明客体TiO2对主体分子筛存在能量传递效应．在微弱的紫外灯光照射下,TiO2／Eu—MCM纳米复合材料对苯酚的光催化氧化性能和其发光强度具有一定的相关性．29％TiO2／Eu—MCM的纳米复合材料拥有的比表面积、孔容和孔径分别为204m^2／g．0．24cm^3／g和4．7nm．29％TiO2／Eu—MCM对苯酚具有68％的最高光催化氧化产率和85％催化氧化选择性．     

β-环糊精在TiO2上的吸附及其对光催化影响研究

用酚酞法测定TiO2悬浮液中β-环糊精(β-CD)的量以及用β-CD溶液平衡的TiO2经过滤、洗涤和干燥后进行漫反射红外光谱和XPS能谱表征．结果表明：β-CD分别在纳米和P25型TiO2表面通过羟基间作用形成化学吸附，吸附量与溶液pH值有关，且最大吸附量在TiO2等电点附近．β-CD可提高两种TiO2对甲基橙光催化脱色速率.提高的效率与溶液pH值有关．实质上，提高的效率与β-CD在TiO2表面吸附量和甲基橙在TiO2表面的静电吸附量有关，即与甲基橙-β-CD—TiO2三元间的相互作用有关。     

Fe2O3/TiO2纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能

采用阴极电沉积和阳极氧化法制备了Fe2O3改性TiO2纳米管(Fe2O3/TiO2-NTs)电极,运用场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征,考察了其光电化学性能,并研究了复合电极光电催化降解甲基橙染料废水的反应性能.结果表明,Fe2O3的负载成功地将TiO2-NTs的光响应区间拓宽到可见光区域,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极的光电流密度达到TiO2-NTs电极的3倍.在光电催化反应中,Fe2O3/TiO2-NTs复合电极对甲基橙的脱色效果明显优于TiO2-NTs电极,以Fe2O3/TiO2-NTs为阳极,光照5min,甲基橙溶液的脱色率可达90%以上.     

磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的制备

以磁性CoFe2O4为核,采用改进的溶胶-凝胶法,制备了磁性TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料.利用VSM(振动样品磁强计)技术对其磁性能进行了研究,结果表明:由该法所得的TiO2/CoFe2O4纳米复合光催化材料的饱和磁化强度虽稍弱于纯CoFe2O4纳米材料,但其矫顽力则优于CoFe2O4.TEM、XRD、UV-Vis等的结果表明,该纳米复合材料中的TiO2为锐钛矿结构;与TiO2相比,纳米复合材料对光的吸收拓展到了整个紫外-可见区,且吸收强度大大增强.对染料废水光催化降解的模拟研究表明,该复合材料在紫外光下,6 h可以使亚甲基蓝染料溶液的脱色率达95%,且重复使用3次时染料溶液的脱色率仍能保持在90%,明显优于纯TiO2.     

复合光催化剂CeO2/TiO2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了CeO2／TiO2二元复合纳米光催化剂,用XRD、FTIR等对其进行了表征。以紫外灯为光源,直接耐晒兰(DFB)的脱色为模型反应,研究了CeO2／TiO2的光催化活性。结果表明：掺杂摩尔百分比x(CeO2)=1．44％、600℃煅烧2h时,该催化剂的催化活性最高,比纯TiO2高近1倍。DFB脱色的最佳条件为：pH9．0～10．0,投加量200mg／50mL,空气流量200mL／min。     

臭氧氧化优尼素红B-B染料废水及脱色动力学研究

研究了在鼓泡反应器中,臭氧氧化优尼素红B-B模拟染料废水在10~70℃范围内的脱色反应动力学.发现并解释了不同温度下出现的反应速率交叉现象,利用紫外可见分光光度法定量分析染料特征颜色(浓度)变化情况.结果表明,在不同温度下,表观脱色反应动力学都符合一级动力学规律,相关系数都达到了0.95以上.40℃下,反应速率常数为0.011 83 s~(-1),臭氧氧化脱色过程符合y=exp(0.521-0.014x+5.02×10~(-6)x~2)方程.随着温度的升高,臭氧在高温下氧化染料的反应速率小于臭氧的分解速率,低温时臭氧氧化的速率高于臭氧的分解速率,导致高温下氧化速率变慢.在40~50℃时,臭氧氧化优尼素红B-B染料废水脱色率最高,利用紫外可见分光光度法对氧化后废水进行分析,结果表明脱色率达到了99.5%.     

β-PbO2/TiO2纳米管电极的制备及其电催化降解苯酚

采用阳极氧化法和脉冲电沉积制备出β-PbO2改性TiO2纳米管(β-PbO2/TiO2-NTs)电极,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段对制备的β-PbO2/TiO2-NTs电极的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,该方法成功地将β-PbO2纳米颗粒分散在TiO2纳米管中,通过电催化降解苯酚评价了β-PbO2/TiO2-NTs电极的电催化活性,实验结果表明,在TiO2-NTs中电沉积β-PbO2提高了电极的电催化活性,对苯酚的降解达到83%。     

TiO2/SiO2的制备及其对染料X-3B溶液降解的光催化活性

 以粗孔球形硅胶为载体,以聚乙二醇和二乙醇单乙醚的钛酸四丁酯无水乙醇溶液为浸涂液,用涂覆法制备了TiO2／SiO2光催化剂．用XRD,SEM和UV－Vis等对催化剂的物相、形貌及TiO2负载量进行了表征,并通过可溶性染料活性艳红X－3B的降解反应,考察了其光催化活性．实验结果表明,当选用16．79％TiO2／SiO2光催化剂时,活性艳红X－3B溶液的脱色率可达93％以上．     

三种不同阳极上活性艳红X-3B的光电降

 分别以TiO2/Ti, SnxSb1-xO2/Ti和RuxPd1-xO2/Ti为阳极,钛网为阴极,NaCl为电解质,研究了活性艳红X-3B的光化学降解、电化学降解以及光电协同降解行为. 实验表明,经光电协同降解60 min后,三种电极体系中活性艳红X-3B的脱色率都超过了97%,三种电极上都存在显著的光电协同效应,即导体阳极与半导体阳极体系表现出相似的光电协同效应. SnxSb1-x-O2/Ti阳极体系先电解后光照和先光照后电解对比实验结果表明,电解生成的中间产物在光照3 min后使染料脱色率由17%迅速提高到75%,而先光照后电解则无此现象发生, 这说明电解中间产物经紫外光激发后对染料脱色有显著作用.     

WO3/TiO2纳米棒复合材料的制备及其光催化活性

 以纳米 TiO2 (P25) 为前驱体, 采用水热-煅烧法制备了具有大比表面积和高紫外光催化活性的 TiO2 纳米棒 (TiO2-NRs), 并考察了热处理温度对其形貌、晶型、比表面积及光催化活性的影响. 以400 oC 热处理制得的 TiO2-NRs 为载体, 采用溶胶-凝胶法制得负载型 WO3/TiO2-NRs 复合光催化剂, 并使用透射电镜、X 射线衍射和X 射线电子能谱等手段对其进行了表征. 结果表明, WO3 负载量为 2% 时, WO3/TiO2-NRs 的光催化活性是 P25 的 5 倍. 对 1 × 10?5 mol/L 罗丹明 B 溶液的脱色反应结果表明, 该催化剂具有高速染料脱色特性. 同时对光催化机理进行了探讨.     

溶胶-凝胶法制备TiO2/玻璃膜和光催化降解玫瑰红B的研究

以Ti(OC4H9)4为原料采用溶胶－凝胶法制备了纳米TiO2／玻璃薄膜光催化剂，用X射线衍射法对催化剂的物相、粒径进行了表征。结果表明，薄膜中TiO2为锐钛矿晶型，粒径15－25nm。用X射线光电子能谱法分析膜的化学组成。磨擦学实验表明，TiO2／玻璃膜具有良好的减磨和抗磨性能。水中染料玫瑰红B的光催化氧化降解实验结果表明，TiO2膜对玫瑰红B玫解有很高的催化活性，其降解反应对时间和浓度均为一级反应，反应速率可用Langmuir-Hinshelwood方程描述。     

CO在铂修饰的氧化钛电极上电催化氧化行为的研究

通过阴极还原-阳极氧化法制备了Pt—TiO2／Ti电极，研究了CO在该电极上的电化学行为和电极制备条件对CO电催化氧化的影响．结果表明，与Pt电极相比．CO在Pt—TiO2／Ti电极上的氧化峰峰电位负移了100mV，并且表现出较好的稳定性．通过XPS技术对Pt—TiO2／Ti电极进行了表征．发现Pt以金属形式存在，Ti以TiO2形式存在．Pt—TiO2／Ti电极能抗CO中毒的原因可能是因为TiO2的掺杂使引起催化剂中毒的桥式吸附的CO物种在复合催化剂上的吸附率较低所致．     

TiO_2纳米管阵列的制备与稀土掺杂改性研究

在水相中采用阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。探讨了稀土掺杂和染料敏化等因素对TiO2纳米管光电性能的影响,并对样品分别进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV-V is)、荧光光谱(FS)和光电测试等性能测定。实验结果表明,通过稀土(Gd3+,La3+,Y3+)掺杂TiO2纳米管的光电性能都有所提升,其中Y3+掺杂的TiO2纳米管的光电效率和填充因子最高达到0.92%和0.59,Y3+掺杂后染料敏化TiO2纳米管太阳能光阳极的光电转换效率增加了近3.2倍。     

超声MnO2联用降解丁基罗丹明B染料

采用超声MnO2体系降解丁基罗丹明B染料,考察了pH值、声强、MnO2投加量等因素对染料降解过程的影响。实验结果表明,溶液pH=3.0,MnO2投加量为1.5g/L,声强=40.7W/cm2,超声辐照10mg/L的罗丹明B溶液48m in,染料的脱色率为98.73%;超声和MnO2的协同效应在酸性条件下较为明显,溶液中产生大量.OH强化了对染料的声化学脱色和降解过程;丁基罗丹明B的超声降解过程以自由基的氧化反应为主,服从动力学一级反应。     

染料在纳米TiO2薄膜表面吸附性能的研究

采用溶胶－凝胶法制备纳米TiO2薄膜，并通过吸附染料形成染料／TiO2复合薄膜。分析了染料与TiO2薄膜的相互关系，利用紫外可见、比表面等技术研究染料在纳米TiO2薄膜表面的吸附性能，并计算出TiO2薄膜对染料的最大吸附率。研究表明，染料溶液浓度、温度以及TiO2薄膜浸泡时间对染料吸附量有着显著的影响，染料的吸附性能直接影响着太阳能电池的光电转换效率。     

方菁染料敏化二氧化钛超微粒的光化学行为

通过吸收光谱、荧光猝灭、单光子计数等手段研究了2-(4-乙胺-2-羟基苯基)-4-(4-乙胺-苯基)-方菁染料(SQ)在TiO2超微粒体系中的光化学行为。结果表明, SQ强烈吸附在TiO2胶粒表面, 表观吸附常数为2.275×10^3mol^-^1 . dm^3。SQ的荧光能被TiO2有效地猝灭,猝灭的效率达97%。根据物质的氧化还原电位、光谱特性及荧光寿命的变化提出光诱导电子界面转移的荧光猝灭机理, 电子转移的速率常数为1.97×10^8s^-^1。     

可用于光催化研究的脉冲放电流光光源

利用针板形式的电极系统、正极性纳秒级脉冲电压供电、在空气和水混合条件下产生脉冲放电流光,研究了脉冲放电流光与电气参数、溶液电导率、鼓泡空气流量的变化关系,利用脉冲放电流光和纳米颗粒的半导体TiO2结合对酸性橙染料(AO7)溶液进行脱色效果的实验研究。结果表明,脉冲放电流光可以诱导TiO2发生光催化活性,在脉冲放电等离子体处理效果的基础上,提高AO7的脱色效果。