微波强化TiO_2/AC光催化剂的制备及其光催化活性的研究

目的研究微波强化活性炭负载型TiO_2催化剂的光催化活性,确定催化剂的最佳制备条件.方法在自制的紫外光催化反应器中,以活性艳红X-3B染料水样的脱色率为参数,设计并讨论了微波辐射时间、微波功率及催化剂负载次数等单因素对光催化剂制备及其物理化学性质的影响.结果微波强化TiO_2/AC光催化剂的最佳制备条件为微波功率520 W,微波辐射时间1. 5 min,负载次数3次,其处理活性艳红X-3B染料水样的脱色率可达95. 6%.结论微波辐射制备的光催化剂表面存在较多的缺陷和较丰富表面羟基,提高了TiO_2表面电子-空穴对的分离效率,提高了光催化降解的效率.     

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。     

g-C_3N_4/TiO_2@Ag复合材料的制备及可见光催化性能研究

以g-C_3N_4和表面沉积Ag的TiO_2微球为原料,超声混合制备了g-C_3N_4/TiO_2@Ag复合材料.采用FT-IR,XRD,XPS,SEM,DRS,UV-Vis和PL等表征手段对材料的结构、形貌及光学性能进行了表征,在可见光照射下测试了其对亚甲基蓝溶液(MB)的光催化活性.结果表明,该复合材料分离光生电子与空穴效率高,对MB的光降解率为97.4%,高于TiO_2@Ag(65.5%)和g-C_3N_4/TiO_2(89.7%)的降解率.     

用扩散火焰燃烧合成Fe3+掺杂TiO2纳米晶的结构及紫外光催化性能

采用气相火焰燃烧合成Fe3+掺杂TiO2纳米晶,利用XRD、XPSI、CP-AES和EPR等手段分析了物相结构,考察了Fe3+掺杂TiO2纳米晶在紫外光辐照下降解罗丹明B活性,探讨了紫外光催化机理。结果表明:Fe3+掺杂显著提高了TiO2纳米晶的光催化活性,Fe3+最佳掺杂摩尔分数为0.05%。Fe3+作为光生电子和空穴的双重浅势捕获陷阱,有效地分离了光生载流子,提高了光催化活性。但在TiO2体相中过多Fe3+富集将增加因多次捕获而造成的载流子复合,降低光催化活性。     

石墨烯/TiO_2复合材料光催化降解模拟染料废水的研究

采用石墨烯/TiO_2复合材料对染料废水进行光催化降解.研究染料废水初始pH值、初始浓度、催化剂的加入量、不同系列染料(罗丹明B(rhodamine B,Rh B)、亚甲基蓝(methylene blue,MB)、甲基橙(methyl orange,MO))对石墨烯/TiO_2光催化性能的影响,结果表明石墨烯/TiO_2光催化降解染料废水的最佳条件:溶液初始p H值为6,染料废水初始浓度为25 mg/L,石墨烯/Ti O2为3 g/L,且60 min内罗丹明B溶液完全脱色.     

TiO_2/g-C_3N_4复合物的光催化性能测试及机理研究

利用超声剥离法将块体g-C_3N_4剥离成少层g-C_3N_4,之后与TiO_2进行复合并将所得产物进行二次高温煅烧,得到一种界面间距更小,光生电子传递速率高,光催化性能强的TiO_2/g-C_3N_4的光催化剂。通过XRD,SEM,TEM和FT-IR对其结构进行表征,发现TiO_2是以化学键的形式均匀地附着在少层g-C_3N_4表面;UV-vis和PL分析表明,该催化剂实现了紫外区到可见区的全覆盖吸收,并能有效地抑制光生电子和空穴的复合;降解实验和分解水制氢实验表明TiO_2的负载量为3%时其光催化性能最好,100 min时对罗丹明B的降解率达到87.7%,光催化分解水制氢速率高达68.62μmol h~(-1)。探讨总结了该复合物的光催化机理。     

TiO_2有机膨润土复合光催化材料处理TNT废水的实验研究

该文以钠基膨润土(NM)为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂,制备有机膨润土(YM)。并以其为载体,采用溶胶凝胶法制备铁掺杂TiO_2/膨润土复合光催化材料,以TNT为目标降解物,考察复合材料的光催化活性。自制复合材料在可见光下无活性,在紫外光下具有较好的光催化性能。经TNT光催化实验证明,当加入浓硝酸1.5mL(pH=1.5),TiO_2与有机膨润土质量比为1∶0.8,掺铁量在2.0%～3.0%之间时,得到的复合材料在紫外光照射下对TNT溶液具有最好的光催化活性,反应平衡时去除率可达到75%以上。     

Ag/TiO_2/AC光催化氧化NO性能研究

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备新型光催化剂Ag/TiO_2/AC,利用SEM、XRD、BET和UV-Vis光谱等手段对样品进行了表征,并以模拟烟气中的NO为对象,进行光催化氧化性能测试。结果表明,Ag/TiO_2/AC的比表面积为895.21 m~2/g,且对光响应波长已扩展到可见光区,该催化剂在光催化氧化NO反应中具有优异的活性,NO的氧化率高于60.5%。     

G/TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝

以天然鳞片石墨为原料,用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯;以Fe Cl2,Fe Cl3为原料,用共沉淀法合成Co Fe_2O_4;再用一步水热合成法制备G/TiO_2/Co Fe_2O_4三元纳米复合材料.用FT-IR、XRD、AFM、TEM对氧化石墨烯和G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料进行表征,并在紫外光照下对比G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料对亚甲基蓝的降解效果.结果表明,在紫外光照射下,G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料光催化降解亚甲基蓝的催化效率明显大于单纯G/TiO_2,TiO_2/Co Fe_2O_4,光催化40 min后,脱色率达90%.G/TiO_2/Co Fe_2O_4复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料.     

TiO_2/AC光催化降解水中微量莠去津的研究

采用溶胶凝胶法制备了活性炭负载二氧化钛(TiO2/AC)催化剂,研究其对水中微量莠去津的光催化降解情况.结果表明,当TiO2/AC催化剂在活化温度为500 ℃,TiO2负载量为34.4%,催化剂使用量大于15 mg/L时表现出最高的催化活性,在最优条件下TiO2/AC催化剂对水中40 μg/L莠去津的光催化降解符合准一级反应动力学方程,降解效率为91.4%,催化效果优于TiO2、P25TiO2以及TiO2+AC的混合体系.莠去津的光催化降解途径为脱氯反应生成羟基化产物OHA,OHA脱烷基生成OHDIA和OHDEA.     

BrO_3~-离子对TiO_2光催化性能影响的研究

TiO_2因其活性高、价格低廉、性质稳定等特点已成为环境净化开发应用方面最有价值的光催化材料之一。但由于TiO_2光谱响应范围窄,只能利用紫外光,对太阳能的有效利用率低。因此,需要改变反应条件以拓宽光响应范围和增强其光催化性能。论文以甲基橙为目标降解物,研究在紫外光和可见光下的反应体系中,添加Br O3-的阴离子对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:在紫外光和可见光下,当溶液初始p H为3、TiO_2投加量为2.0g/L,添加Br O3-浓度为6mmol/L时,对TiO_2光催化降解甲基橙都有促进效果,反应速率增大,反应时间缩短。且在可见光下,未添加Br O3-时TiO_2光催化降解甲基橙的降解率仅为20%;添加Br O3-后降解速率提高50倍以上,反应进行至35min时甲基橙可以完全降解。     

C/Bi2 MoO6复合材料的合成及其可见光光催化性能研究

采取溶剂热法制备C/Bi_2MoO_6光催化复合材料,通过SEM、XRD和XPS等手段研究催化剂的形貌,晶相结构和元素组成等,并在可见光下进行RhB (罗丹明B, C_(28)H_(31)ClN_2O_3)以及BPA (双酚A,(CH_3)_2C(C_6H_4OH)_2)的降解试验.当C负载量为5%时,C/Bi_2MoO_6复合材料的光催化降解RhB具有最高的光催化活性,60 min内降解率达到93%,速率常数是纯Bi_2MoO_6的4.6倍.电阻抗和光致发光光谱结果表明,非金属C掺杂后的光催化剂促进了光生载流子的分离,有助于提高光催化性能.该催化剂经过5次循环实验之后,光催化活性损失较小,说明具有较高的稳定性.通过添加牺牲剂捕获不同的活性物质,证明了h~+为主要活性物种,并探索性地提出了相应的光催化机理.     

石墨烯/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能的研究

利用超声法制备石墨烯/TiO_2光催化复合材料,通过XRD、SEM、紫外漫反射对合成的系列样品进行表征,结合光催化降解罗丹明B(RhB)实验得出最佳复合条件:复合比例为1∶40,超声时间为60 min,复合温度为200℃.通过5次重复利用实验得出石墨烯/纳米TiO_2复合材料具有可见光催化稳定性.通过对石墨烯/TiO_2光致发光光谱和不同捕获剂存在下石墨烯/TiO_2光催化降解染料实验的研究,表明在石墨烯/半导体氧化物可见光催化反应过程中·OH自由基起主要的光催化作用,空穴起辅助的催化作用.     

TiO_2纳米管光催化降解染料废水研究

以罗丹明B模拟染料废水并用TiO_2纳米管光催化降解,分析TiO_2纳米管的用量、pH值和光照条件对含罗丹明B废水光催化降解的影响.研究结果表明:在紫外光照射下,TiO_2纳米管的用量为0.3g/L,pH值为6时,对含罗丹明B的废水降解效果最好.     

Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化降解罗丹明B

为了使g-C_3N_4光生电子和空穴容易复合,改善可见光响应低等缺点,该实验中采用溶胶-凝胶法将g-C_3N_4和α-Fe_2O_3进行复合形成g-C_3N_4异质结光催化剂,再采用光沉积法将Ag沉积在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4上,构建Z型机制Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4催化剂材料,改善光生电荷的分离和传输能力及可见光响应,进一步增强其光催化降解污染物活性.最后通过XRD、FT-IR、XPS、SEM、TEM、紫外-可见漫反射光谱表征光催化剂结构和性能,并以染料罗丹明B溶液模拟废水,研究催化剂的降解动力学特性,通过活性基团捕获实验探究光催化机制.实验结果表明:(1)α-Fe_2O_3和g-C_3N_4复合形成异质结,当α-Fe_2O_3负载量为3%时,α-Fe_2O_3/g-C_3N_4光催化性能比纯的g-C_3N_4有了明显的提高,光催化性能降解罗丹明B达到79%.(2)Ag负载在α-Fe_2O_3/g-C_3N_4,当Ag的负载量为3%时,在可见光下3.5 h能够对罗丹明B达到95%以上的降解.(3)Ag/α-Fe_2O_3/g-C_3N_4增强的光催化剂性归因于α-Fe_2O_3和g-C_3N_4形成异质结以及Ag加入后形成Z型异质结结构.     

UV辅助CNT-TiO2活化过硫酸氢盐降解苯酚

通过湿浸渍法制备得到非均相催化剂碳纳米管-二氧化钛(CNT-TiO_2),构建了紫外光(UV)辅助下的CNT-TiO_2催化活化过硫酸氢盐(PMS)体系.利用X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对催化剂进行表征,结果表明复合催化剂中TiO_2属于光催化活性较优的锐钛矿晶型,对紫外光(λ380 nm)有明显吸收.以苯酚作为目标污染物考察该体系的降解性能,结果表明,浓度为10 mg/L的苯酚60 min时降解率可达90%,对应一级动力学常数为0.034 min~(-1).对复合催化剂中的CNT掺杂量进行优化,结果表明,当CNT质量分数为1.0%时,对应UV/PMS/CNT-TiO_2体系降解苯酚效果最优.在反应中,光催化TiO_2产生光生电子,电子通过CNT的传递,可增强PMS的活化,进而提高该体系对苯酚的降解能力.     

暴露锐钛矿高能晶面的异质结TiO_2/SrTiO_3光电化学性能研究

通过两步阳极氧化法结合水热法,制备不同水热反应时间条件下的异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列,利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、场发射投射电镜(FE-TEM)表征手段对异质结TiO_2/SrTiO_3材料进行表征,并通过开路电压谱和瞬态光电流图谱分析对异质结光催化材料的光电化学特性进行了研究,同时紫外光下降解罗丹明B(Rh.B)来研究异质结TiO_2/SrTiO_3材料的光电催化活性和耐光腐蚀稳定性.实验研究表明,TiO_2表面发生原位取代形成Sr TiO_3晶体颗粒,并促使TiO_2锐钛矿(004)晶面的趋向生长.水热1~5,h的异质结TiO_2/SrTiO_3纳米管阵列仍具有较好的催化活性.通过光电性能测试,水热反应2,h后的异质结材料表现出最好的光电化学特性.此外,光电催化结果表明,光电催化200,s、水热反应2,h的异质结材料的降解率是纯TiO_2纳米管的1.71倍,且表现出较好的耐光腐蚀稳定性.     

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.     

石墨烯/ZnO复合材料光催化降解亚甲基蓝性能研究

利用水热法将通过hummer法制备得到氧化石墨烯包覆Zn O纳米颗粒,得到石墨烯/Zn O复合材料(简称Zn O@GR).对复合材料的结构、形貌和光催化性能进行研究.在光催化降解亚甲基蓝(MB)的过程中,Zn O@GR展现出了好于纯Zn O粉末的光催化效果.这主要是由于Zn O与石墨烯复合之后,在紫外光的照射下,Zn O材料中产生的光生电子—空穴对中的电子迅速迁移到石墨烯材料中,大大降低了光生电子—空穴的复合几率,因而使复合材料的光催化降解性能提高.     

UV/H2O2协同作用下TiO2/CNT中空纤维膜水处理性能

提出了一种H_2O_2协同光催化膜分离技术,通过向光催化膜分离过程中投加H_2O_2,在光催化、UV/H_2O_2过程和光芬顿过程的协同下拓宽活性物种产生路径,进而提高膜在水中的污染物降解能力.通过湿法纺丝-异相成核法制备了TiO_2/碳纳米管(CNT)中空纤维膜,该过程避免了TiO_2高温转晶的过程,且TiO_2和CNT的复合可以形成异质结结构,在一定程度上抑制TiO_2光生电子空穴对的再结合,有助于提高光催化效率.苯酚处理实验显示,H_2O_2协同TiO_2/CNT中空纤维膜过程可以在停留时间为1.5s时实现对苯酚的高效降解,去除率达59.2%.分离实验表明,运行120min后,H_2O_2协同光催化膜过程膜通量基本维持不变,分别是单独膜分离过程、光催化膜分离过程、H_2O_2协同膜分离过程的2.5、1.3、1.7倍.