CNT-PbO2阳极电催化氧化PCP-Na的研究

结合电泳和电沉积技术制备了CNT修饰的PbO₂阳极(CNT-PbO₂),用于电催化氧化降解高毒、难生物降解的有机污染物五氯酚钠(PCP-Na).采用循环伏安和电催化氧化实验对比研究了普通PbO₂阳极和CNT-PbO₂阳极电催化氧化降解PCP-Na的活性,并研究了电场电压、PCP-Na初始浓度、电解质浓度和温度对CNT-PbO₂阳极电催化氧化PCP-Na降解效率的影响.结果表明：CNT修饰显著提高了PbO₂电极的吸附性能,在吸附/电吸附的作用下,PCP-Na可在短时间内迅速富集在阳极表面,从而使电催化降解效率得到极大提高.     

PbO2电极的改性及非均相电催化氧化废水中的硝基苯

使用热分解 电镀法制备Ti基PbO₂电极（Ti/PbO₂）、 F^-掺杂Ti基PbO₂电极（Ti/F-PbO₂）和F^-,La³⁺共掺杂Ti基PbO₂电极（Ti/F-La-PbO₂）, 并通过扫描电镜(SEM)表征Ti/F-PbO₂电极和Ti/PbO₂电极的表面结构, 用X射线衍射(XRD)测试分析Ti/PbO₂电极、 Ti/F-PbO₂电极和Ti/F-La-PbO₂电极的晶相. 通过加速电解寿命和电催化降解废水中硝基苯的实验, 研究F-掺杂和F^-,La^3+共掺杂对PbO₂电极稳定性及电催化活性的影响. 使用SEM和XRD测试分析了Fe³⁺/MgO的表面结构及晶型, 并将自制Fe³⁺/MgO催化剂应用于电催化处理废水中硝基苯的实验体系, 探讨了电解体系中相关因素和催化剂用量对废水中硝基苯及化学耗氧量(COD)去除率的影响. 结果表明:  La³⁺掺杂使电极镀膜表面晶粒细化; 不同掺杂均影响晶体生长的晶面取向; F^-掺杂提高了PbO₂阳极的电解寿命; La³⁺掺杂改善了PbO₂电极的导电性能; Ti/F-La-PbO₂电极的电催化降解活性显著提高; 在电解体系中, 催化剂显著提高了电解反应速率和COD及废水中硝基苯的去除率; 硝基苯的降解符合一级反应动力学.     

碳纳米管/纳米 TiO2-聚苯胺复合膜电极的电化学制备及表征

在含有0.2 mol/L苯胺的0.5 mol/L　H₂SO₄溶液中, 采用循环伏安法(CV), 以扫描速度50 mV/s, 扫描电位-0.1~0.9 V,在碳纳米管/纳米TiO₂(CNT/nanoTiO₂)膜电极上实现了苯胺的电化学聚合, 用电化学阻抗谱（EIS）和CV法对制备的碳纳米管/纳米TiO₂聚苯胺(CNT/nanoTiO₂ PAn)复合膜电极的电化学性质进行了表征, 从扫描电镜对膜层的微观形貌观察发现, 这种在纳米基体上聚合得到的聚苯胺膜层呈疏松、 多孔的纳米纤维网状结构, 同时具有良好的导电性, 不同于在普通金属基体上聚合得到的颗粒状聚苯胺膜.     

Au/TiO2的制备方法对其SPR的影响

纳米金粒子沉积在TiO₂表面制得具有表面等离子体共振效应(SPR)的Au/TiO₂,是目前提高TiO₂光催化剂对太阳能的利用率和量子效率的重要途径之一,本文以氯金酸(HAuCl₄·3H₂O)和P25型纳米TiO₂为原料,采用紫外可见分光光度计探讨了温度对化学还原制备金溶胶的SPR的影响; 并以紫外漫反射进行表征.比较了化学还原热沉积法、化学还原光沉积法和光还原沉积法制得Au/TiO₂的SPR差异,结果表明,光还原沉积法是一种高效、经济且环境友好型制备较强SPR的Au/TiO₂的方法.     

TiO2纳米纤维的制备及其对刚果红的光催化降解性能

以TiO₂粉体为前驱体,用水热法制备了TiO₂纳米纤维,用扫描电镜、x-衍射和红外光谱对产物进行了表征,考查了合成产物对刚果红溶液的光催化降解性能.结果表明：合成产物属锐钛矿相TiO₂,产物结晶完好;TiO₂粉体和纤维对刚果红水溶液的降解率分别为89.1%和97.4%.     

基于金纳米棒/多壁碳纳米管-壳聚糖复合膜电极的肌红蛋白直接电化学和电催化研究

采用金纳米棒(AuNRs)/多壁碳纳米管-壳聚糖(MWCNTs-Chit)复合膜促进肌红蛋白在电极上的直接电子转移,并用于构建H2O2生物传感器.首先将金纳米棒固定到玻碳电极表面,然后把MWCNTs-Chit分散溶液和肌红蛋白(Mb)固载到玻碳电极上,得到MWCNTs-Chit/Mb/AuNRs复合膜电极.通过循环伏安法对膜电极进行表征,在pH=7.0磷酸缓冲溶液中,Mb表现出一对峰形良好且可逆的氧化还原峰,其中氧化峰和还原峰电位分别为-0.291 V、-0.235 V,式电位(Eθ’)为-0.263 V.与此同时还探讨了修饰电极的电催化活性,结果表明其对H2O2具有良好的电催化还原作用,可作为检测H2O2的生物传感器.传感器对H2O2的米氏常数为0.0494 mM,线性范围为5.0×10-5～5.0×10-3M(R=0.986 7,n=10),检测限为3.2×10-6M(信噪比为3).     

Ti/PbO2阳极在氯化钠溶液中电解生成活性氯的研究

对Ti/PbO₂阳极在氯化钠稀溶液和浓溶液中电氧化生成活性氯进行了研究. 实验表明, 氯离子浓度、 温度、 电流密度、 pH值、 电极材料、 隔膜等因素对活性氯的电解生成有很大影响, 且在氯化钠浓溶液和稀溶液条件下差别很大. 实验中发现, 溶液中活性氯的生成采用Ti/Ru-Ti-Sn氧化物涂层阳极优于Ti/PbO₂阳极.     

基于碳量子点的TiO2改性及降解污染物性能

采用溶胶-凝胶法合成掺入碳量子点(CQDs)的TiO₂纳米复合光催化剂,通过荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、扫描电镜等进行表征,并在可见光下降解亚甲基蓝(MB)染料溶液以评价其光催化性能.研究表明,CQDs具备上转换荧光特性,掺入CQDs的TiO₂样品可见光响应明显提升.水热法180℃下反应6h制备的CQDs,其溶液加入量为10mL时TiO₂/CQDs样品光催化活性最高,115min后MB的降解率达80%.TiO₂/CQDs样品主要以锐钛矿相存在,颗粒呈球形,比表面积高达200m³·g^-1.     

TiO2纳米颗粒胶体活化系统设计及流场仿真分析

紫外光(UV)诱导纳米颗粒胶体射流加工可实现硬脆晶体材料亚纳米级超光滑表面的加工,根据其材料去除原理可知,伴随抛光过程的进行,胶体中TiO₂纳米颗粒表面会吸附一层工件表面的被去除原子,从而影响TiO₂纳米颗粒胶体的活性和光催化性.为了实现TiO₂纳米颗粒胶体的循环使用,基于O₃/UV高级氧化法对使用后的TiO₂纳米颗粒胶体再活化机理进行了研究,同时结合紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统设计了TiO₂纳米颗粒胶体活化系统,对系统内的再活化反应室结构进行了流体动力学仿真,仿真结果表明其结构设计满足TiO₂纳米颗粒胶体的活化要求.     

构树叶制备介孔TiO2/SiO2复合材料的光催化性能及其动力学研究

以构树叶为生物模板和硅源,以钛酸四丁酯(TBOT)为前驱体,采用浸渍法制备了不同质量分数(w(TiO₂)=0、2.6%、4.0%、5.5%、7.0%和8.6%)的TiO₂/SiO₂复合材料.采用XRD、FTIR、SEM、XPS、TEM、BET、XRF、UV-Vis DRS等对复合材料进行了表征.结果表明,TiO₂/SiO₂复合材料主要由锐钛矿相TiO₂组成,形成了平均粒径为500 nm的纳米球.该材料具有典型的介孔结构,平均孔径为7.2 nm,比表面积为50.42 m~2/g.以罗丹明B作为模型,在紫外光照射下进行光催化降解实验来评价不同材料的光催化活性及进行动力学研究.实验结果表明,与w(TiO₂)=0催化剂相比,改变TiO₂质量分数所制备的TiO₂/SiO₂材料均表现出较强的光催化活性,其中掺杂w(TiO₂)=5.5%的催化剂具有最优的催化性能...     

离子液体中Cu纳米电极上电化学还原CO2合成碳酸二甲脂

在不同的温度和时间下煅烧Cu片得到CO₂前驱体,再由Cu₂O前驱体电化学还原得到铜电极（Oxide reduced copper, OR-Cu）.通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等测试手段对材料进行了表征,通过循环伏安（CV）和气质联用仪(GC-MS)等表征手段探讨了材料对CO₂的电化学催化性能以及对电合成DMC产率的影响.结果表明,OR-Cu电极的晶界以及Cu₂O初始厚度是影响材料电催化性能的主要因素.700 ℃下煅烧2 h的Cu₂O前驱体,再经电化学还原所得到的电极具有明显的晶界及合适的Cu₂O初始厚度,具有最高的电催化活性,以其作为电极合成DMC的产率在室温下可达到87%.     

乙醇燃料车尾气催化净化性能的研究

采用混胶法将铝溶胶与钛溶胶相混合制备出纳米级γ-Al₂O₃/TiO₂复合载体，然后用共浸渍法制备出不同钒含量的V/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂，并对其活性进行评价，结果发现5%V₂O₅/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂对乙醇和乙醛等具有良好的催化氧化性能.通过XRD等技术对催化剂进行了表征，合理解释了V/γ-Al₂O₃-TiO₂催化剂有较高活性的原因.     

纳米SnO/Ti电极电催化还原KBO2制备KBH4

先在乙二醇中电解锡片, 制备得到锡醇盐配合物, 再将电解液水解后凝胶, 在钛丝表面通过提拉法涂抹、 300 ℃煅烧2 h制备得到纳米SnO/Ti电极.
在0.3～1.2 mol/L KOH+02～0.8 mol/L KBO₂的溶液中测试SnO/Ti电极的催化还原性能,  研究影响电解还原KBO₂的主要因素, 并通过X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)表征SnO/Ti电极和KBH4的结构. 结果表明, 纳米SnO/Ti电极表面颗粒分散均匀, 修饰电极催化性能较好, 放电电流增大, 产率和电流效率分别为16.9%和29.2%.     

制备方法对稀土Gd掺杂SnO2/Sb电催化电极性能的影响

分别采用浸渍法、 溶胶-凝胶法, SnCl₄·5H₂O, Sb ₂O₃ Gd(NO₃)₃为 原料, 制备了稀土Gd掺杂SnO₂/Sb涂层电催化电极. 以苯酚为目标有机物, 考 察了电极的电催化氧化性能, 初步探讨了电极结构与电催化特性之间的关系. 采用SEM, XRD, XPS和EDX等手段对不同方法制备电极的表面形貌、 晶体结构、 电极表面涂层的 元素化学结合态及元素组成进行了表征与分析. 结果表明, 溶胶-凝胶法制备的电极为纳 米涂层电极, 表面裂纹较少, 晶体发育完全, 有利于SnO₂, Gd₂ O₃和 吸附氧的表面聚集, 进而提高了电催化电极的性能.     

Z型Cu2O-(rGO-TiO2)光催化剂的制备及其对甲基橙的降解性能

通过简易的三步合成法成功制备出在日光下对甲基橙(MO)具有良好光催化性能的Z型Cu₂O-(rGO-TiO₂)光催化剂.与传统二元异质结不同,还原氧化石墨烯(rGO)作为中间介质可促进光催化剂量子效率的提升,可提高Cu₂O-TiO₂的氧化还原能力.当rGO负载量(质量分数)为1%时,Cu₂O-(rGO-TiO₂)具有最佳的光催化活性.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)研究光催化剂的形貌结构和光学性质,采用探针法和光致发光光谱(PL)分析并验证了Z型光催化体系. Cu₂O-(rGO-TiO₂)光催化剂厚度约32.24 μm,Cu₂O呈多面柱状结构,以{111}晶面(具有良好的光催化活性)为主,TiO₂纳米颗粒均匀分散在二维单层褶皱片状结构的rGO表面,Cu₂O、TiO₂和rGO组成了Z型光催化体系.分别探究不同光源和rGO负载量对光催化性能的影响.结果表明:在模拟太阳光照射条件下,中间介质rGO的存在提升了量子效率,增强了光催化剂性能,Cu₂O-(1%rGO-TiO₂)光照2 h对甲基橙的催化降解率为58%.该Z型光催化剂可被应用于染料废水的降解,研究结果为环境治理提供了新的技术发展思路.     

过渡金属掺杂TiO2纳米片的制备及其增强光催化性能研究

以钛酸四丁酯(TBOT)为反应物前驱体,采用溶剂热法制备了一系列过渡金属(TM=Mn, Co, Ni, Cu, Zn)掺杂TiO₂(TM-TiO₂)纳米片状结构光催化材料.利用XRD,TEM,UV-Vis DRS,XPS等手段表征了材料的结构、形貌及光学特性.通过罗丹明B(RhB)降解实验测试了上述材料的光催化活性并讨论了光催化作用机理.实验结果表明：与纯TiO₂相比,TM-TiO₂的光催化活性明显增强,不同的TM掺杂浓度对TM-TiO₂光催化性能的影响存在一定的差异,其中Cu-TiO₂表现出相较于其他4种过渡金属离子掺杂TiO₂更优的光催化性能.TM-TiO₂光催化性能的提高得益于离子掺杂在TiO₂晶格中引起的局部晶格畸变增强了TiO₂的光吸收能力,同时有效促进了光生电子与空穴的分离.     

纳米TiO2溶胶催化葡萄糖合成5-羟甲基糠醛

采用溶胶凝胶法合成了纳米TiO₂溶胶和PEG-TiO₂溶胶,将其作为葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛(HMF)的催化剂,对比研究了纳米TiO₂粉体和TiO₂溶胶的催化性能. 结果表明: 以纳米TiO₂溶胶为催化剂,葡萄糖转化为HMF的转化率为93.7%,HMF的收率为21.7%;以纳米TiO₂为催化剂,葡萄糖的转化率接近100%,而HMF的收率仅为1.4%. 采用聚乙二醇(PEG 200)和钛酸乙酯为原料,制备了具有更高TiO₂固含量的PEG-TiO₂溶胶,方便运输、储存和使用. 在最佳条件下,以PEG-TiO₂溶胶和甲酸为催化剂,以水为反应溶剂,葡萄糖的转化率达到92.0%,HMF的收率达到56.2%,反应温度为100 ℃,反应时间为12 h. 研究结果为工业上大规模绿色高效催化葡萄糖转化为HMF提供了一种新的方法.     

Cu(OH)2纳米线/Cu网电极制备及还原水中硝酸盐性能研究

工厂化养殖尾水中硝酸盐污染问题日益严重,而电化学还原技术中铜作为阴极材料去除NO^-₃-N存在活性位点少和吸附能力差的问题.为此采用一种具有高长径比(120)的Cu(OH)₂纳米线/Cu网电极材料应用于NO^-₃-N的电催化还原.首先,通过调控阳极氧化条件制备了Cu(OH)₂纳米线/Cu网.然后,通过对Cu(OH)₂纳米线/Cu网进行表征分析和去除NO^-₃-N性能测试,确定25℃、1.0 mol/L NaOH和2.0 mA/cm²为Cu(OH)₂纳米线/Cu网最佳阳极氧化条件.在双池隔膜反应器中,以该电极为阴极,RuO₂-IrO₂-TiO₂/Ti为阳极,对NO^-₃-N(50 mg/L)去除率达到98%,NO^-_3<...     

TiO2-rGO紫外光催化臭氧耦合高效降解双酚A的研究

采用液相沉积-煅烧法制备二氧化钛-还原氧化石墨烯(TiO₂-rGO)复合光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积与孔隙率分析仪(BET)和紫外-可见漫反射分光光度计(UV-Vis DRS)等对所制备的催化剂进行表征分析。以双酚A(BPA)为模拟污染物,考察了TiO₂-rGO的光催化臭氧氧化降解性能,并通过活性物种捕获实验探究反应机制。结果表明,锐钛矿型TiO₂纳米颗粒成功附着在石墨烯上,颗粒直径约为20 nm;当前驱体溶液中氧化石墨投加量为0.02 g时,样品催化活性最高,反应45 min后双酚A被完全矿化,经过5次循环使用后,仍保持高效催化性能;TiO₂-rGO催化活性的提高主要归因于引入石墨烯后提高了光生载流子的分离效率,促进了光催化与臭氧氧化协同降解;在反应过程中,空穴(h+)和羟基自由基(·OH)是主要的活性物种,·OH对BPA的降解起主导作用。     

通过部分刻蚀策略制备具有增强载流子转移的TiO2@NH2-MIL-125(Ti)复合材料用于光催化还原Cr(VI)

金属-有机骨架(MOFs)材料具有孔隙率高、比表面积大、晶体高度有序、结构和功能可调控等独特优势，但是由于单一MOF材料导电性差、电子-空穴复合快等缺点，严重限制了光催化性能。因此，利用MOF基复合材料在两组分间的协同作用以获得增强的光催化性能引起了研究者的广泛关注。本文采用蒸馏水原位刻蚀法制备了具有不饱和钛-氧簇、介孔结构和紧密界面的TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料。X射线光电子能谱表明TiO₂和NH₂-MIL-125(Ti)之间具有很强的电子相互作用，证实了TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料的形成。光电化学测试和热力学测试表明TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料提高了异质结界面载流子的电荷分离效率，降低了载流子的转移阻力，这有利于光激发电子的转移和Cr(VI)的还原。因此，与原始NH₂-MIL-125(Ti)和NH₂-MIL-125(Ti)完全衍生的TiO₂相比，最优的TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料(MT-2)表现出良好的光催化还原Cr(VI)性能。基于自由基捕获实验和电子顺磁共振波谱测试结果，推测了TiO₂@NH₂-MIL-125(Ti)纳米复合材料增强光催化活性的II型机理。