I掺杂TiO_2纳米管阵列平面光催化燃料电池的性能研究

采用阳极氧化法制备了I掺杂TiO_2纳米管阵列(I-doped TiO_2 Nanotubes Arrays, ITNA)光阳极,该电极表现出比TNA更加优异的降解性能.将ITNA与Pt电极组合得到的平面光催化燃料电池(planar Photocatalytic Fuel Cell, p-PFC)在亚甲基蓝(Methylene Blue, MB)浓度为6 mg·L–1、极板间距为1.0 cm时脱色率达到最大,为93.1%. MB的降解发生在ITNA表面,为限速步骤.对比了p-PFC和传统PFC结构对MB和其他有机物的降解, p-PFC中h+和·OH的产生和传质优于其他结构,具有更高的光催化性能.     

混晶TiO_2纳米纤维负载Ag及其光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮和钛酸四正丁酯为前驱体,对静电纺丝法制备的TiO_2纳米纤维进行不同温度的热处理,得到混晶TiO_2纳米纤维,并进一步在不同浓度的AgNO3溶液中通过光还原法制备了Ag-TiO_2复合纳米纤维.利用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见漫反射光谱、荧光光谱等分析测试手段对产物进行表征,研究了热处理温度与不同Ag负载量的TiO_2纳米纤维对罗丹明B降解性能的影响.实验结果表明,当热处理条件为600℃反应1h时,TiO_2纳米纤维具有最佳光催化活性,此时纤维中锐钛矿与金红石的质量比为93∶7;负载适量的Ag可显著提高TiO_2纳米纤维的光催化活性,其对罗丹明B光催化降解反应的表观速率常数k值为商用TiO_2(P-25)的3.81倍.     

Cu_2O/TNAs的制备及其对VOCs的降解动力学

光催化技术由于反应条件温和,适宜于降解汽车内部的有机挥发性物质(VOCs).为了提高可见光的利用率和自然光照下对VOCs的光催化降解速率,本文采用阳极氧化法+电沉积法制备了掺杂Cu2O的复合钛纳米管阵列(TNAs),并对其进行了SEM、EDX、XRD及UV-Vis表征.结果表明,Cu2O纳米颗粒均布于TNAs的管壁及表层,复合纳米管阵列对可见光的吸收较纯TNAs提高了.通过反应动力学分析发现,Cu2O和O2对TNAs光催化降解VOCs有协同作用,Cu2O/TNAs对VOCs的光催化降解服从一阶反应动力学.研究了反应温度、反应气体中氧含量、催化剂Cu含量及相对湿度对VOCs降解速率常数的影响,拟合了光催化降解VOCs的速率常数函数式,由模型得出,Cu2O/TNAs含Cu量为31.37%,被处理气体中含氧量为36.92%,相对湿度为33.71%时,速率常数最大.建立并验证了VOCs一阶降解模型,模型值与实测值的误差小于20%.     

电厂锅炉柠檬酸酸洗废水可见光降解

为了更好地处理电厂柠檬酸酸洗废水,制备了以新型光催化剂WO3-TiO_2改性TiO_2纳米管阵列为光阳极、Pt为阴极、柠檬酸酸洗废水为电解液的燃料电池体系;并研究了其在可见光下的降解效果。对直接光解、光催化降解、光催化燃料电池降解三种方法降解效果进行了比较;并通过控制通气与pH,讨论了光催化燃料电池降解的影响因素。结果表明在添加电解质Na_2SO_4浓度为0.2 mol/L时,电池体系的性能达到最佳,开路电压0.32 V,短路电流0.49 mA·cm~(-2),最大功率密度为0.068 m W·cm~(-2)。该条件下电池体系运转120 min对高浓度柠檬酸酸洗废水(COD=16 500 mg/L)的COD去除率达46%。     

TiO2/Bi4V2O11复合光催化剂的制备及光催化性能

目的水热法制备TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂并对其催化活性进行研究。方法采用XRD,BET,UV-Vis等表征手段研究催化剂的晶相结构和性能,并通过测试该复合结构对罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的可见光催化降解评估其光催化活性。结果实验结果表明,复合物的光催化效果与纯的Bi_4V_2O_(11)和TiO_2光催化剂相比,TiO_2负载量为50%时,TiO_2/Bi_4V_2O_(11)复合光催化剂降解RhB具有更高的可见光催化活性。结论 TiO_2/Bi_4V_2O_(11)样品光催化性能的提高归因于增大了催化剂的比表面积以及TiO_2与Bi_4V_2O_(11)形成了异质结,从而有效抑制光生电子-空穴对的复合,并根据捕获实验提出了可能的光催化机理。     

不同负载形态TiO_2薄膜光催化亚甲基蓝效能分析

针对目前光催化中催化效率低的问题,采用溶胶-凝胶法及浸提技术,分别对玻璃片、纤维膜、钢丝网进行TiO_2的固定化负载.通过微观形貌进行分析,利用亚甲基蓝为目标污染物,探究制备以及光催化工艺对TiO_2催化降解性能的影响及其重复使用效果.结果表明:随着浸涂次数的增加,不同载体的表面TiO_2薄膜的微观形貌有所变化,对亚甲基蓝的光催化降解率呈现先增大后稳定的趋势,降解率从大到小为玻璃片、纤维膜、钢丝网,薄膜最优镀膜次数分别为3,4,4次.采用玻璃片镀膜4次所制备的TiO_2光催化降解率最高,4 h紫外光降解率可达75. 3%.     

大比表面积TiO_2纳米球的合成及其可见光降解Cr(Ⅵ)和双酚A的协同作用机理

以钛酸四正丁酯作为钛源,十八烷基胺为模板剂,采用溶胶凝胶法结合水热反应法合成了TiO_2纳米球,并考察了煅烧温度对TiO_2纳米球形貌的影响.结果表明,当煅烧温度为350℃时,所制备的TiO_2纳米球具有最佳形貌,且其比表面积可达159.878 m~2/g,约为目前商用TiO_2 P25(54.041 m~2/g)的3倍.另外,通过Cr(Ⅵ)和双酚A(bisphenol A,BPA)的可见光降解实验,对所制备的TiO_2纳米球的光催化性能进行了测试.结果表明,TiO_2纳米球在可见光条件下可有效降解水体中的Cr(Ⅵ)和BPA;此两种污染物的降解呈现协同效应,且TiO_2纳米球的比表面积决定了其光催化性能,在350℃煅烧条件下制备的TiO_2纳米球具有最优的光催化性能.     

复合光催化剂MWNTs/TiO_2制备条件优化研究

目的研究煅烧时间、煅烧温度、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)投加量、溶胶体系pH值、载体投加量等因素分别对复合光催化剂多壁碳纳米管/二氧化钛(MWNTs/TiO_2)光催化性能的影响,以及多因素共同作用下复合光催化剂MWNTs/TiO_2的最优化制备条件,同时考察最优化复合光催化剂对氧乐果的降解效率.方法以异丙醇和钛酸四丁酯为原料,经溶胶-凝胶制备MWNTs/TiO_2复合纳米光催化剂,通过控制煅烧时间、煅烧温度、PSS投加量、溶胶体系pH值、载体投加量等制备条件进行正交实验确定最优化制备条件,同时采用表面形貌分析、X射线光谱仪(EDX)等方法对催化剂进行表征;用优化制备的MWNTs/TiO_2光催化降解氧乐果,确定其降解效率.结果马弗炉600℃煅烧5.5 h,投加PSS 3 g/L,所投加MWNTs质量与投加纳米TiO_2质量之比为1.25%,控制溶胶体系pH值为4是最优化制备条件;优化制备的光催化剂MWNTs/TiO_2反应3 h,氧乐果的降解率为40.56%.结论优化后的MWNTs/TiO_2对氧乐果农药废水具有更好的降解效果.     

壁纸固载石墨烯/TiO2降解甲醛及动力学研究

以溶剂热法制备的石墨烯/TiO_2复合光催化剂,采用涂布法将石墨烯/TiO_2固载于无纺布壁纸表面,研究石墨烯/TiO_2的固载量、甲醛初始质量浓度及空气相对湿度对甲醛降解的影响,并对其光催化降解动力学进行探讨.结果表明:在光照4 h的条件下,当石墨烯/TiO_2固载量为2 g·m-2、甲醛初始质量浓度为0.40 mg·m~(-3)、空气相对湿度为58%时,甲醛降解率可达86%;石墨烯/TiO_2对甲醛的降解效果优于商品化TiO_2(P25);石墨烯/TiO_2对甲醛的光催化降解过程服从一级反应动力学方程.     

能量过滤磁控溅射技术制备叠层TiO_2薄膜的光催化性能

叠层TiO_2薄膜可提高薄膜的比表面积,从而提高薄膜的光催化效率.利用直流磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术分别制备了单层和叠层TiO_2薄膜,并利用X射线衍射、扫描电镜、椭圆偏振光谱仪和紫外-可见分光光度计分析了薄膜的结构、形貌、光学特性和光催化性能.研究表明:与单层TiO_2薄膜相比,叠层TiO_2薄膜的晶粒尺寸更小、表面更加平整、光学带隙增大,紫外光照射2.5 h后,其对Rh B溶液的光催化降解率为41.2%,为单层TiO_2薄膜的2.4倍.