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.     

UV/TiO_2体系中SF Blue染料溶液的降解动力学研究

以市售商品TiO2为光催化剂,以SFBlue制衣染料溶液模拟实际印染废水,研究光照时间、TiO2投加量、染料溶液浓度、pH值、温度对UV/TiO2体系降解染料废液效果的影响和宏观动力学。结果表明,UV/TiO2对SFBlue染料废液具有良好的处理效果,而且在发生光催化降解的同时还伴随着光分解反应,光催化降解反应为表观二级反应,活化能50.1kJ·mol-1,指前因子4.47×105L.mg-1.min-1;光分解反应为表观一级反应,活化能14.8kJ·mol-1,指前因子1.67min-1。UV/TiO2体系降解染料废液受到光照时间、TiO2投加量、染料溶液浓度、pH值、温度等因素的影响,TiO2最佳投加量为1.2g.L-1,染料溶液初始pH值≤3时,TiO2对SFBlue染料具有强烈吸附作用。     

流态化TiO2/AC光催化降解水中苯酚的研究

以粒状(颗粒尺寸为4～8 mm)活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了负载型TiO2/AC光催化剂,并采用XRD、SEM对催化剂的晶型结构和形貌进行了表征.选择苯酚为降解对象,考察了溶液的初始pH值对苯酚溶液光催化降解的影响及催化荆的稳定性.结果表明:所制备光催化剂中的TiO2为锐态矿型和金红石型的混晶型结构,且为分布均匀的纳米白色簇状颗粒;在苯酚质量浓度ρ0=100 mg/L,苯酚液体积V=100 mL,催化剂投加量mc-0.5 g,紫外光光强I=4.9mW/cm2,pH=4,λ=365 nm的实验条件下,经过2.5 h的光催化降解反应,苯酚的去除率接近90%,矿化率达到68%.     

UV-TiO_2/硅藻土光催化降解DMF的影响因素分析

为探讨废水中DMF光催化氧化的降解规律,采用溶胶-凝胶法水解钛酸四丁酯制备硅藻土负载TiO2复合光催化剂.以DMF溶液的光催化降解为模型反应,研究了初始质量浓度、催化剂质量浓度、pH值、光强、外加双氧水等因素对DMF去除效果的影响.结果表明:随初始质量浓度增加,光强增大,H2O2用量增加,去除率提高;去除DMF的最佳催化剂质量浓度为2~4g/L,pH为5.36;在初始质量浓度为200mg/L、紫外灯功率为300W时,最大去除率达89.3%.设计正交实验确定了各因素对光催化降解DMF反应影响的重要性为:光照时间>初始质量浓度>光照强度>H2O2浓度>催化剂质量浓度.     

FeCl3/PAM混凝-光催化氧化法对海水的预处理

采用混凝 光催化技术对海水进行预处理. 实验结果表明： 当温度为10～25 ℃、 pH为7.0～8.0、 FeCl3投加量为2.5 mg/L、 聚丙烯酰胺(PAM)投加量为0.75 mg/L时, 海水中浊度去除率为96%; 以纳米TiO2为催化剂进行光催化氧化, 当光催化剂用量为1.8 g/L、 反应25 h时, 化学需氧量(COD)降解率为99.58%. 混凝与光催化协同作用, 可使海水中浊度及有机物均达到反渗透的进水水质要求.     

纳米Bi_2O_3/TiO_2光催化剂的制备及光催化活性评价

在超声波作用下采用水解法制备Bi2O3/TiO2复合光催化剂,以紫外灯为光源,对有机染料进行光催化降解实验,考察Bi2O3/TiO2的光催化性能.结果表明:Bi2O3与TiO2复合拓宽了催化剂对光的吸收范围,提高了TiO2的光催化活性,掺杂量(Bi2O3)为0.25%(w)复合光催化剂催化活性最高.考察了催化剂投加量、染料初始浓度、溶液pH值等因素对罗丹明B降解效果的影响,降解反应遵从假一级动力学模型,测得反应速率常数为0.0574min-1.     

疏水沸石负载纳米TiO2光催化去除水中土霉素

通过固体扩散法将纳米TiO2负载在疏水沸石上制成复合光催化剂.研究了不同配比的复合光催化剂在32 W紫外灯照射下对水中土霉素的去除效果,探讨了复合光催化剂投加量、土霉素初始质量浓度、初始pH值对降解效果的影响.结果表明,质量分数为40%的纳米TiO2和质量分数为60%的疏水沸石制成的复合光催化剂在UV(紫外线)照射下对土霉素具有最佳的去除效果,对于初始质量浓度为50 mg·L-1的土霉素水溶液,复合光催化剂投加500 mg·L-1,UV照射150 min即可将土霉素去除99%以上,UV照射6 h,溶液的总有机碳(TOC)可去除86%.土霉素初始质量浓度越低,降解速度越快,随着pH值的提高,其降解速率常数逐渐增大.     

负载型光催化剂对含铬废水的吸附与还原作用研究

研究了竹炭/TiO2光催化剂在紫外光照射下去除Cr(VI)的特性,探索了催化荆用量、Cr(VI)的初始质量浓度、先催化时间、催化剂焙烧温度及溶液酸度对Cr(VI)去除率的影响,确定了竹炭/TiO2光催化剂处理含铬废水的最佳条件.结果表明:反应条件在pH值为0.5,光催化反应时间大于30 min,催化剂的加入量为3 g/800ml时效果最好,建议使用在450℃下进行焙烧2 h的光催化剂,可以采用适当延长反应时间的方法来提高Cr(VI)离子的降解率.     

纳米二氧化钛光催化降解硝基甲苯类废水的试验研究

采用纳米TiO2悬浮体系在循环式光催化反应器中处理硝基甲苯类废水,考察了TiO2投加量,H2O2投加量和pH值对光催化降解效率的影响.结果表明:2,6-二硝基甲苯和4-硝基甲苯的初始浓度分别为100mg/L和60mg/L,TiO2投加量为0.1g/L,H2O2投加量为0.1ml/L,pH值为3时,光催化反应2h,2,6-二硝基甲苯和4-硝基甲苯的去除率最高,分别为58.8%和68.6%.硝基甲苯浓度不高时,光催化降解反应符合准一级动力学方程.     

Cu2O/ZnO复合光催化剂的制备及对甲基蓝的降解

以ZnO为载体,用其固定Cu2O,利用浸渍-还原-空气氧化法制备Cu2O/ZnO复合光催化剂.通过控制投料比、干燥温度和干燥时间等因素,得到了具有较好光催化性能的Cu2O/ZnO复合光催化剂.利用这种复合光催化剂对环境中常见的难降解的酸性染料甲基蓝进行降解,考察了光照时间、催化剂投加量、溶液pH值、溶液的初始质量浓度等因素对光催化性能的影响.结果表明,在白炽灯照射下反应60 min后,甲基蓝的去除率为92％.     

磁场TiO2光催化耦合降解酸性大红3R的研究

将磁场引入到TiO2光催化降解酸性大红3R的反应中，研究磁场对TiO2光催化的耦合作用，并讨论了磁场强度、反应时间、催化剂用量、反应物初始浓度等因素对TiO2光催化活性的影响．结果表明：外加磁场对光催化反应有明显的影响作用．0．04T磁场的作用强化了TiO2光催化对酸性大红3R的降解作用，在光催化反应180min后，酸性大红3R的降解率从80％提高到96．4％．反应时间、催化剂用量、通气量以及紫外光照距离的增加均有利于磁场TiO2光催化降解酸性大红3R降解率的提高．酸性大红3R溶液的性质也影响着磁场TiO2光催化反应的降解率，酸性大红3R初始浓度增大，磁场光催化降解率降低；酸性大红3R初始pH值在中性的条件下降解率较低，酸性和碱性环境均有利于酸性大红3R的光催化降解．     

Cu2+的光催化还原及其协同去除活性蓝染料的效果研究

主要探讨了光催化还原Cu2 的影响因素,得出Cu2 的光催化还原反应适宜条件为:TiO2的投加量为10 mg/L,Cu2 的初始浓度为5 mg/L,pH值为6。实验表明Cu2 对光催化去除活性蓝有明显的促进作用,且Cu2 浓度越高,协同作用越显著;加入的Cu2 浓度为63.5 mg/L时,活性蓝的光催化去除速率常数提高了10倍。     

TiO2修饰微流控芯片反应器的研制及应用

研究了微流控芯片中纳米TiO2薄膜的制备方法.采用粉末溶胶法在通道中涂覆多孔纳米TiO2涂层,获得催化活性高、稳定性好的光催化微反应器.以UV-LED为光源,在光催化微反应器中进行富里酸的光催化降解条件试验和苯甲醛与乙醇的光催化有机反应,优化了反应条件.在光照强度为120 mW/cm2,流速100μL/h,H2O2质量分数2%,富里酸初始pH值为1,光反应时间仅为192s的条件下,水样中2.5g/L富里酸降解率可达90%.在该微反应器中进行苯甲醛与乙醇的光催化反应,反应时间为96s,光强为0.8mW/cm2时,苯甲醇和氢化苯偶姻的最大产率分别为8.5%和65.2%.     

超临界干燥法制备的锐钛矿TiO_2纳米晶光催化降解亚甲基蓝的研究

以自制的锐钛矿TiO2纳米晶为光催化剂,高压汞灯为光源,考察了亚甲基蓝溶液初始浓度、催化剂用量、pH值、O2和Fe^3＋等因素对其光催化降解的影响．结果表明,适宜的pH值为5．6,最佳的催化剂用量为1．5g／L,通入一定量氧或加入少量的Fe^3＋离子能有效的促进TiO2光催化亚甲基蓝降解．     

离子液体中钴离子掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,以离子液体溴化1-乙基-3-甲基咪唑以为反应介质,制备未掺杂TiO2(TiO2-IL)和钴离子掺杂的纳米TiO2(Co/TiO2-IL),并用XRD、UV-Vis、光生电流等进行表征。以邻硝基苯酚作为降解目标,在紫外光下研究Co/TiO2-IL的光催化活性。结果表明,Co/TiO2-IL的光催化活性高于没有离子液体的反应介质中制备的Co/TiO2,这表明了离子液体可以提高TiO2的光催化活性。而且,研究了溶液的pH对Co/TiO2-IL催化活性的影响,Co/TiO2-IL在酸性条件下具有更好的光催化活性。     

UV/固定化TiO2对太湖源水中藻类胞内有机物的去除效能

采用溶胶-凝胶法,以玻璃纤维网为载体负载TiO2薄膜,X射线衍射分析表明,其薄膜中TiO2晶相为锐钛矿型.基于UV/TiO2体系,研究其对太湖源水中藻类胞内有机物(IOM)的降解机制及其影响因素.与腐殖酸(HA)对比研究结果表明,IOM较难被光催化氧化工艺降解,反应60 min时,UV254和DOC的降解率只有33.3％和19.1％,而HA的UV254和DOC降解率分别达到96.6％和57.3％;原因在于IOM主要是由大分子亲水性有机物组成,含有较多的氨基结构,而腐殖酸是强疏水性有机物,含有较多的芳香结构.同时,UV/TiO2体系的光强增强在一定程度上能提高IOM的降解效果;在pH=6.7时,IOM降解率达到最佳.     

纤维素/二氧化钛复合材料的光催化性研究

通过控制尿素分解速率来改变体系pH的方法,将钛酸丁酯水解的胶体二氧化钛吸附到天然高分子纤维素上,得到纤维素/二氧化钛复合材料.分别以紫外光或太阳光为光源,研究纤维素/二氧化钛复合材料对甲基橙水溶液的催化降解性能.用傅里叶红外光谱仪表征了复合材料的结构.结果表明:二氧化钛与纤维素形成的氢键等分子间作用力使二氧化钛被吸附到纤维素上,复合材料出现787cm 1的O Ti O键的吸收峰.纤维素与钛酸丁酯的较佳比例为20g与4.3mL.在紫外光照射100min下,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为100%;在太阳光照射150 min,复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解率为81%;复合材料可反复降解甲基橙水溶液5次.本实验合成的纤维素/二氧化钛复合材料具有可完全生物降解、能利用太阳光、反复催化降解甲基橙水溶液的特性,可应用于处理甲基橙等染料废水.     

复合空心TiO2@SiO2纳米微球光催化性能研究

通过聚乙烯吡咯烷酮(PVP)功能化的聚苯乙烯(PS)粒子在SiO2包覆的同时被乙醇/氨水介质溶解,得到了单分散空心SiO2纳米微球,经溶胶-凝胶法与纳米TiO2复合制备得到了TiO2@SiO2纳米球.利用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对制备的TiO2@SiO2纳米球进行了物理特性及光化学性质的初步表征,探讨了SiO2纳米微球的复合对TiO2粒径大小、比表面积、形貌、晶型转变以及光催化活性的影响.在可见光照射下,利用有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的光催化降解为探针反应,研究了TiO2@SiO2纳米球的光催化活性及适应的pH范围.结果表明,SiO2纳米球的复合能明显提高光催化剂的比表面积及其对RhB的吸附量.同时能明显提高TiO2在可见光下的光催化活性,可见光下照射120min后RhB完全褪色,同时16h后的矿化率达到60%.TiO2@SiO2纳米球在pH 3～9范围内均表现出较高的催化性能.     

二氧化氯/TiO2光催化氧化降解碱性品红模拟废水及反应机理

以硅胶为载体,采用浸渍-焙烧法制备了TiO2光催化剂,并将其用于二氧化氯/TiO2光催化氧化降解碱性品红模拟废水.经对比实验验证了ClO2/TiO2光催化剂/UV照射对碱性品红的氧化降解作用.50 mL质量浓度为150 mg.L-1的碱性品红模拟废水,在pH值为5.0,二氧化氯质量浓度6.14 mg.L-1和10 g.L-1光催化剂条件下,紫外照射距离20 cm,紫外照射时间13 min,碱性品红的去除率可达80%,远远高于二氧化氯化学氧化处理碱性品红的去除率46%.在废水处理过程中,采用紫外可见光谱和红外光谱分析降解产物,碱性品红被氧化降解为醌和羧酸,并进一步降解为二氧化碳和水,提出了二氧化氯/TiO2光催化氧化降解碱性品红废水的反应机理.