锐钛矿型TiO2纳米粒子的形态对其光催化性能的影响

以异丙醇钛为钛源、三乙醇胺为稳定剂,采用凝胶-溶胶法通过改变体系的pH值合成了从颗粒状到棒状形态径向比逐渐增大的锐钛矿型TiO₂纳米粒子。通过不同形态的TiO₂在紫外灯下光催化降解阳离子型染料亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)、罗丹明B (RB)与阴离子型染料甲基橙(MO)、刚果红(CR),探究TiO₂的形态对其光催化性能的影响。研究结果表明：随着棒状二氧化钛纳米粒子的径向比的增加,其对碱性阳离子染料的光催化活性随之升高,而对酸性阴离子染料的光催化活性则随之降低。在阳离子染料中对MG的降解率最为显著,紫外光照2 h内降解率可达100.0%;而在阴离子染料中对CR的效果最好,紫外光下照射2 h后的降解率可达68.0%。通过对比二氧化钛的形态,可见二氧化钛纳米粒子的各个晶面中c面所占比例大小决定了TiO₂纳米粒子的选择性吸附,从而影响其光催化性能,而其中同种类型染料的降解速率的不同与染料自身结构有关。     

涤纶纤维纳米二氧化钛的制备及光催化活性

在水热条件下,利用不同用量的硫酸钛和尿素在涤纶纤维表面包覆一层纳米TiO2颗粒,改性后的涤纶纤维用紫外光辐照光催化降解甲基橙染料.研究结果表明,采用硫酸钛和尿素摩尔比为1∶2,硫酸钛用量为0.05mol时,效果最佳,且原料浪费较少.用该用量的硫酸钛和尿素改性的涤纶纤维对甲基蓝、亚甲基蓝和罗丹明B染料也有良好的光催化降解效果,其降解率均在95%以上,可用于降解废水中染料的光催化剂.利用扫描电子显微镜、X射线衍射和反射光谱对改性结果进行表征,发现采用水热方法可合成出纯锐钛矿型纳米二氧化钛颗粒并包覆在涤纶纤维表面,平均粒径为10.8nm,并且其对紫外线的吸收能力明显增加.     

掺Fe~(3+)的TiO_2制备及其可见光催化降解亚甲基蓝

采用水热法制备了TiO_2晶体粉末,用XRD对其结构进行表征,并研究了可见光照射下其催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始质量浓度、TiO_2用量、掺Fe~(3+)量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响.结果表明:所制备TiO_2晶体为锐钛型,在1.5mg/L的亚甲基蓝溶液中(pH=8),加入掺Fe~(3+)量0.8%(摩尔分数)制备的TiO_2粉末使其用量为0.6g/L,室温下可见光照(40W白炽灯)反应6.5h,亚甲基蓝的降解率达96.12%.降解过程可用L-H动力学方程描述,表现为拟一级反应,速率常数为0.373 3/h.     

多孔二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的实验研究

二氧化钛由于其特殊的结构和性质而具有良好的光催化性能.以亚甲基蓝光催化氧化反应为评价体系,通过自制的多孔二氧化钛研究了吸收波长、亚甲基蓝浓度、pH、催化剂用量对光催化降解率的影响,并初步评价了不同煅烧温度下多孔二氧化钛的光催化活性.结果表明:吸收波长在666nm,亚甲基蓝溶液pH=5.0,催化剂浓度为1.0g/L时为最佳的光催化剂价条件.400℃煅烧2h所得的多孔二氧化钛表现出最高的光催化活性.     

铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜,并用AFM、XRD、UV-Vis等对薄膜进行了表征.实验结果表明,铂铬共掺杂TiO2薄膜粒径约为32 nm;厚度为290 nm左右时,薄膜对亚甲基蓝的降解率在2.5 h达到95%左右;共掺体系的最佳掺杂量为n(Cr)∶n(TiO2)=0.4%, n(Pt)∶n(TiO2)=0.03%, 此时TiO2薄膜对亚甲基蓝有良好的降解效果,优于同等条件下制备的纯TiO2薄膜和铂、铬单掺杂TiO2薄膜.     

光磁耦合技术降解亚甲基蓝染料废水

针对偶氮类难降解有机物的染料废水具有色度大、难降解等问题,模拟了具有偶氮结构的亚甲基蓝染料废水,对光磁耦合技术降解亚甲基蓝染料废水进行了研究,讨论了二氧化钛投加量、磁场、亚甲基蓝溶液初始质量浓度、pH值和光照时间对降解亚甲基蓝溶液效果的影响.试验结果表明:磁场有助于加强改善光催化氧化作用,增强亚甲基蓝溶液废水的降解效果;在场强为250 mT的磁场作用下,二氧化钛投加量1 g·L-1,亚甲基蓝初始质量浓度10 mg·L-1,pH=11,光照时间90min条件下,光磁污水处理技术对亚甲基蓝溶液COD去除率和脱色率分别为82.76%和86.02%.对比亚甲基蓝溶液处理前后紫外-可见光谱图的变化,发现经光磁耦合方法降解后,偶氮键及苯环都受到破坏,大部分亚甲基蓝已经被氧化分解.     

铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能

采用溶胶 凝胶法制备了铂铬共掺杂纳米TiO2薄膜,并用AFM、XRD、UV Vis等对薄膜进行了表征。实验结果表明,铂铬共掺杂TiO2薄膜粒径约为32 nm;厚度为290 nm左右时,薄膜对亚甲基蓝的降解率在2.5 h达到95％左右;共掺体系的最佳掺杂量为n(Cr)∶n(TiO2)=0.4%, n(Pt)∶n(TiO2)=0.03%, 此时TiO2薄膜对亚甲基蓝有良好的降解效果,优于同等条件下制备的纯TiO2薄膜和铂、铬单掺杂TiO2薄膜。     

CoFeMg氧化物纳米晶Fenton-降解亚甲基蓝的反应动力学

采用溶胶-凝胶法制备CoFeMg氧化物纳米晶,并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征样品形貌,考察亚甲基蓝催化剂与H2O2的协同降解作用.采用稳态近似法研究氧化降解亚甲基蓝的动力学过程.结果表明:CoFeMg氧化物纳米晶和H2O2组成的Fenton反应体系可有效降解亚甲基蓝,当催化剂和H2O2的加入量分别为0.8g/L和2mmol/L,初始pH≈7.15时,亚甲基蓝的降解率为95%;与传统的Fenton反应体系相比,溶出铁的质量浓度降低为0.2mg/L;Fenton反应是羟基自由基(·OH)氧化降解有机物的过程,其反应可近似为二级动力学反应.     

两种钛铌酸钾复合材料的制备及其光催化应用研究

高温固相法制备层状钛铌酸钾盐（K T iN bO5）。通过硝酸酸化、剥片处理等获得亚级钛铌酸钾纳米片。分别用二氧化钛和氢氧化铁溶胶对钛铌酸钾纳米片进行复合,获得两种钛铌酸钾纳米片为基质的复合纳米催化剂。最终分别考察了亚甲基蓝（M B ）在两种改性的钛铌酸钾纳米片表面上吸附和光催化效果。结果表明,两种钛铌酸钾纳米片为基质的复合材料在氙灯下对亚甲基蓝均具有良好地复合改性的光催化降解效果。     

银和氮共掺杂TiO2的制备及光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法制得不同掺杂量N和Ag的单掺杂及共掺杂二氧化钛粉体,以甲基橙模拟废水中的有机物,考察了不同掺杂量的催化剂对光催化剂降解能力的影响,并对其机理进行了分析。其中氮掺杂光催化剂n(N)∶n(TiO2)=4∶1,银掺杂催化剂银含量为4%时,光催化性能最高,分别比纯TiO2提高了36%和42%;共掺杂TiO2的摩尔比n(TiO2)∶n(N)∶n(Ag)=1∶4∶0.02,催化性能比单掺杂还要高,在可见光下降解甲基橙300 min的降解率分别为:纯TiO2为40%,N掺杂为75%,Ag掺杂为70%,共掺杂为84%,表明了金属与非金属掺杂的机理在共掺杂光催化剂中共同产生作用。     

超声波芬顿法协同降解亚甲基蓝的研究

以亚甲基蓝溶液为模型污染物,在超声波芬顿法协同作用下对亚甲基蓝染料废水的降解作用进行了研究,考察了反应时间、H2O2用量、溶液pH值、Fe2+的浓度等因素对亚甲基蓝溶液降解的影响。结果表明,超声波单独降解亚甲基蓝溶液脱色效果不明显,超声波协同H2O2降解亚甲基蓝,加入30%H2O26mL,脱色率约45.80%;溶液pH2.80,Fe2+浓度为30mmol/L时,超声波芬顿法协同降解甲基蓝180min,脱色率达92.70%。试验证明,超声波芬顿法是一种降解亚甲基蓝的有效方法。     

二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯复合材料光催化降解废水中有机物的研究

采用溶剂热法制备出二氧化钛-硫化镉/还原氧化石墨烯(TiO_2-CdS/rGO)三元复合光催化材料,研究其对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果.结果表明,TiO_2-CdS/rGO对亚甲基蓝、罗丹明B的光催化降解效果优于TiO_2-CdS的,催化效率得到明显提高,降解时间大大缩短.在可见光照射下,以TiO_2-CdS/rGO为光催化剂,当光反应时间为40min时,亚甲基蓝、罗丹明B的降解率可达100%.     

α-Fe2O3/SA复合薄膜光催化降解亚甲基蓝的条件及机理研究

在光催化反应器中,紫外灯为光源,以α-Fe2O3/SA薄膜(海藻酸钠简记为SA)为例进行亚甲基蓝溶液的降解研究,考察了催化剂用量、溶液的pH值、亚甲基蓝的初始质量浓度及添加少量的H2O2对亚甲基蓝的降解率的影响,进一步探讨了亚甲基蓝的降解机理.结果表明,单一材料中,电子在光催化作用下由亚甲基蓝的中间态D*转移到激发态D+,从而再转移到α-Fe2O3和TiO2导带上;复合材料α-Fe2O3-TiO2/SA对亚甲基蓝的降解为光电催化氧化机制.     

TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性

采用溶胶-凝胶过程和非超临界干燥法制备了TiO2/SiO2气凝胶,并对所得样品的结构进行了表征,研究了TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝(MB)降解的光催化活性.结果表明TiO2/SiO2气凝胶是一种轻质的连续多孔性块状材料,具有较高的机械强度;依据制备条件的不同,TiO2/SiO2气凝胶的比表面积在300～400m2·g-1范围内,平均孔径为20～40nm,孔体积在1～2cm3·g-1之间;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解的光催化活性远高于粉末状的TiO2;钛硅的摩尔比n(TiO2)∶n(SiO2)=1∶6时制得的TiO2/SiO2气凝胶,经600℃焙烧热处理,在弱碱性条件下对亚甲基蓝降解的光催化活性较高;TiO2/SiO2气凝胶对亚甲基蓝降解反应的活化能为8.706kJ·mol-1.     

静电纺PLA/Ag-TiO_2纳米纤维膜的制备及性能

利用静电纺丝技术,将聚乳酸(PLA)和载银二氧化钛(Ag-TiO_2)进行混合纺丝,制备PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜。将制备的PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜应用于亚甲基蓝溶液的催化降解和空气过滤领域,研究其光催化、过滤和重复使用等性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对纳米纤维膜进行表征。研究结果表明:当PLA/Ag-TiO_2纺丝液中PLA的质量分数为10%(Ag-TiO_2占PLA的质量分数为2%)时,制备的复合纳米纤维膜的纤维形态较好,纤维直径更加均匀;使用50mg复合纳米纤维膜光催化降解质量浓度为5mg/L的50mL亚甲基蓝溶液,反应时间达到80min时,亚甲基蓝降解率达到53.50%,纳米纤维膜重复使用5次后,依然保持良好的光催化性能;同时复合纳米纤维膜具有优异的过滤性能,其空气过滤效率最高达到95.70%。     

超声波微波协同制备Ti-MCM-41及其对亚甲基蓝吸附性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,在超声微波的协同作用中合成不同Si/Ti的介孔分子筛Ti-MCM-41并采用XRD和IR对样品结构进行表征.以Si/Ti=20的Ti-MCM-41为催化剂,通过对亚甲基蓝的吸附性能考察了吸附时间、吸附溶液浓度、催化剂用量、pH值、温度对脱色率和降解率的影响.结果得出吸附时间为2h,亚甲基蓝浓度为0.10mg·L-1,TiMCM-41的用量为0.04g,pH为7,温度为30℃时介孔分子筛Ti-MCM-41对亚甲基蓝的脱色率和降解率最高,可达59.6%和95%.     

Fenton试剂处理染料废水的试验

采用Fenton试剂处理碱性紫染料废水,考察pH值、H2O2和Fe2 投加量、反应温度等对脱色效果的影响.实验结果表明,当碱性紫的初始浓度为50 mg.L-1,反应温度为25℃,pH值为3.0,H2O2投加量为0.5Qth,n(H2O2)∶n(Fe2 )为10∶1的条件下,脱色率可达98%以上.在相同条件下,Fenton试剂对甲基橙和亚甲基蓝染料废水均取得满意的处理效果.     

纳米氧化亚铜可见光催化分解亚甲基蓝

以太阳光为源，在自制纳米Cu2O粉末悬浮体系中，以亚甲基蓝溶液光催化降解反应为模型，探讨了其脱色降解动力学，详细研究了影响亚甲基蓝光催化降解的各种因素，寻找最佳反应条件，研究表明，加入H2O2，提高溶液pH值等方法可以显著提高亚甲基蓝的脱色降解速率。     

CdIn_2S_4光催化降解亚甲基蓝的试验

以CdIn2S4为光催化剂,钨灯模拟可见光,探讨其对活性染料亚甲基蓝的光催化降解过程.考察了光照时间、催化剂用量、亚甲基蓝的初始浓度、反应体系的pH值和温度以及光强对光催化过程的影响.结果表明:对于4mg/L的亚甲基蓝溶液,200W钨灯照射下,CdIn2S4的用量为0.04g/L,pH为3.0,1.5h内其降解率可达97.83%.温度对反应影响很小.     

叶片状CuO/BiVO4的合成及可见光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O和NH4VO3为原料,P123为表面活性剂,辅助水热法在反应液pH值为6,7,9和10时合成了4种CuO/BiVO4复合光催化剂。并采用X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对样品的晶相和形貌进行了表征。以亚甲基蓝作为降解物,研究了所制备样品的可见光催化活性。结果表明,pH=6时所制备的样品为单斜相BiVO4复合材料,具有叶片状形貌,其光催化活性最强;样品的降解率随着亚甲基蓝溶液的pH值增大而增大,当pH=10时,可见光照射120 min后,样品对初始溶度为20 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率可达95%。