掺(氟)A-TiO2制备及其光催化反应动力学研究

通过水热法制备了氟掺杂A-TiO₂粉末,以甲基橙溶液为污染物,探讨甲基橙的初始浓度C₀、掺氟A-TiO₂用量m、掺氟量χ(摩尔分数)等因素在可见光照下对甲基橙催化降解反应的动力学影响。结果表明：在最佳条件(60 W白炽灯照射、C₀ =0.02 g/L、pH=6、m=0.3 g/L,χ=5%、21℃、t=40 min)下,光催化降解甲基橙的过程为动力学一级反应。     

Sn/BiOCl光催化剂的制备及其光催化性能

以BiCl3,SnCl4·5H2O和HCl为原料,用水解法制备了Sn/BiOCl光催化剂,并利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X-射线能谱和紫外-可见漫反射光谱对光催化剂进行了分析表征。在氙灯照射下,以甲基橙为目标降解物,对Sn/BiOCl光催化剂的活性进行了考察。结果表明,Sn掺杂提高了BiOCl光催化剂的活性。掺杂后光催化剂与BiOCl均属于四方晶相结构,但是掺杂后光催化剂的衍射峰有向高角度偏移的趋势,外貌为均匀的薄片状结构,Sn/BiOCl光催化剂的吸收带边发生了红移,当Sn掺杂量达到9%(质量分数)时,其带隙能从未掺杂时的3.3eV降低到2.92eV,在1g/L的催化剂用量时,经120min氙灯照射后,可使50mL的10mg/L甲基橙溶液的降解率达到100%。     

WO_3-TiO_2/C@Fe_3O_4纳米复合粉体的制备及对甲基橙的太阳光催化降解

以纳米Fe_3O_4粉体为原料与葡萄糖溶液采用高压水热反应制备C@Fe_3O_4纳米载体,并以其为核采用溶胶-凝胶法制备了WO_3-TiO_2/C@Fe_3O_4纳米复合粉体.通过X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)等进行了表征,并测定了其对甲基橙溶液的太阳光催化性能.结果表明,pH=5时,WO_3-TiO_2/C@Fe_3O_4纳米复合粉体对甲基橙的催化活性最高,太阳光照射6 h后降解率达到45.3%,并能实现粉体与甲基橙溶液的有效分离.     

氢氧根调制氯氧化铋的表面结构及光催化活性

使用NaOH溶液处理BiOCl合成了BiOCl/Bi_2O_3复合材料,并对其光催化性能进行了研究。分别用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见(UV-vis)吸收光谱、阻抗谱(IS)和光致发光(PL)光谱表征样品。以BiOCl/Bi_2O_3复合材料为催化剂,以氙灯为光源,对罗丹明B(RhB)溶液进行了光催化降解试验。研究结果表明:BiOCl/Bi_2O_3复合材料在350～500 nm有较强的吸收能力,其微观形貌由片状结构和棒状结构组成,有较快的电子转移速度和较低的PL强度。当NaOH溶液的浓度为10.00 mol/L时,35/65 Bi OCl/Bi_2O_3复合材料对RhB的降解率在光照50 min后为67.3%。     

Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4异质结的制备及其光催化性能

采用湿式浸渍法制备了Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4二元Ⅱ型异质结光催化剂,通过XRD、SEM和紫外-可见漫反射光谱表征来测试样品的晶体结构、形貌和光吸收等光化学性质。以四环素为目标污染物,在可见光下研究了掺杂比、投加量和溶液初始质量浓度对Bi_(12)O_(15)Cl_6/g-C_3N_4的光催化降解性能的影响。结果显示,当掺杂比为50%、投加量为1.6 g/L、溶液初始质量浓度为10 mg/L时,在可见光照射150 min内,四环素的去除率为96.43%.最后通过自由基捕获实验验证在光催化作用过程中起主要作用的自由基团是h~+和·O~-_2.     

Cu(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-H2O2协同催化氧化降解甲基橙

考察pH值、温度、H2O2、Cu(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)添加量对Cu(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-H2O2催化氧化降解甲基橙(MO)的影响。提出了羟基自由基降解甲基橙的机理,并通过数据处理得到了甲基橙的降解动力学模型。研究结果表明:Cu(Ⅱ)和Fe(II)对甲基橙的降解存在协同催化效应,处理200 mL质量浓度为1.5 g/L的甲基橙模拟废水的最佳催化氧化条件为:pH 3.0,温度60℃,过氧化氢(体积分数30%)10 g/L,硫酸铜4.0 g/L,硫酸亚铁0.1 g/L,反应速率常数0.943 min-1;Cu(Ⅱ)-Fe(Ⅱ)-H2O2催化体系对甲基橙的降解速率高,5 min即可实现对甲基橙的完全降解。     

掺杂铕氧化铋光催化剂的制备及其可见光的光催化性能

通过在Bi2O3中掺杂稀土元素Eu, 以甲基橙为目标污染物, 考察稀土掺杂比、 离子液体浓度、 灼烧温度、 灼烧时间和催化剂投加量对光催化效
果的影响, 并利用X射线衍射(XRD)和紫外 可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)研究样品结构. 结果表明: 最佳制备条件为n(Eu)∶n(Bi)=0.25, 离子液体浓度为0.002 5 mol/L, 灼烧温度为400 ℃, 灼烧时间为5 h, 最佳投加量为5.0 g/L; 在最佳制备条件下制得的光催化剂在可见光光源下对甲基橙的降解率为92.57%, 远高于未掺杂Eu光催化剂的降解率(29.26%); 制备的催化剂为四方晶系, 吸收边带红移约120 nm, 禁带宽度由2.86 eV变为2.37 eV. 即掺杂Eu可扩展光的响应范围, 提高Bi₂O₃的光催化活性.     

三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3的制备及其可见光催化性能

25℃下,以Bi(NO_3)_3·5H_2O和KI为原料,在乙二醇和水的混合体系中进行磁力搅拌,继而通过NaOH溶液处理获得具有异质结的三维纳米花状Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3半导体材料,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外-可见漫反射光谱等方法对样品进行表征与分析;然后以制备的样品为催化剂,研究其对罗丹明B的可见光催化降解作用.结果表明,添加15mL 2.0mol·L~(-1) NaOH溶液处理所得的Bi_5O_7I/Bi_2O_2CO_3-15样品在2h内对罗丹明B的降解率为84.5%,表现出良好的光催化活性.     

Co_3O_4-CNB光催化剂的合成及其性能研究

以CNB和Co_3O_4为前驱体,利用焙烧法制备了CNB和Co_3O_4不同质量比率的Co_3O_4-CNB光催化剂。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱图(UV-vis DRS)、固体荧光光谱(PL)等技术对催化剂样品进行表征。以甲基橙作光催化降解污染物模型,考察了复合催化剂Co_3O_4-CNB的紫外光活性及其稳定性;讨论了清除剂对紫外光催化降解甲基橙反应活性物种的影响。研究表明:在所有Co_3O_4-CNB光催化剂样品中,1%Co_3O_4-CNB催化剂活性最高,在此条件下,光照1 h,1%Co_3O_4-CNB光催化降解率达到79.7%。     

方形花状Bi_2WO_6可见光催化降解制革废水

以Bi(NO_3)_3·5H_2O和Na_2WO_3·2H_2O为原料,EDTA为络合剂,辅助水热法合成Bi_2WO_6光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、紫外—可见漫反射光谱(DRS)等测试手段对产品进行表征。同时,在Bi_2WO_6光催化降解制革废水反应中考察了催化剂投加量、空气通入量、溶液pH值、双氧水用量及光照强度对制革废水COD_(cr)去除率的影响。结果表明,Bi_2WO_6光催化剂的结晶度良好,具有Bi_2WO_6特征峰,为规则方形花状Bi_2WO_6,其带隙能为2.696eV。Bi_2WO_6能有效降解制革废水中的有机物质,废水的COD_(cr)去除率显著提高。通过正交实验确定了降解制革废水最佳工艺条件为:Bi_2WO_6光催化剂的投加量为2.0g/L,自然pH值,体积分数2%H_2O_2,空气通入量为中档,灯液光照距离为11cm,可见光照射3.0h。该条件下,制革废水的脱色率和COD_(cr)去除率分别达到91.5%和92.6%,达到了国家相关排放标准。Bi_2WO_6晶体的可见光催化降解制革废水过程符合一级反应速率动力学方程。     

银掺杂多孔氧化钛光催化甲基橙降解反应条件的探究

利用溶胶-凝胶法结合光还原法制备Ag掺杂多孔TiO_2光催化剂,以甲基橙的降解效果为评价标准,考查了光照降解时间、光催化剂用量、甲基橙溶液初始浓度、溶液pH值对光催化剂催化降解甲基橙的影响。结果表明,本方法制备的光催化剂无论是在紫外光还是可见光下均具有优良的光催化性能:在浓度为10 mg/L的甲基橙溶液中,4 g/L光催化剂,紫外光照射80 min,甲基橙可实现100%完全降解;相同催化条件下,可见光照100 min,甲基橙完全降解;当反应溶液pH=2时,紫外光和可见光都可在20 min内实现甲基橙的完全降解。     

海藻酸钠负载Ru掺杂TiO2太阳光催化降解染料废水

采用溶胶-凝胶法制备钌掺杂型二氧化钛,并用海藻酸钠固定化制成凝胶微球.以甲基橙为模拟染料废水,太阳光作为能源,研究钌离子的掺杂量、催化剂用量、甲基橙初始浓度和光照时间对掺杂二氧化钛的光催化性能的影响.结果表明,掺杂钌能明显改善二氧化钛的可见光催化性质.钌掺杂质量分数为1.5%,催化剂用量为3.0 g/L,甲基橙初始浓度20.0 mg/L条件下,染料溶液的降解率达90%.     

镧掺杂铁酸铋纳米粒子的制备及光催化性能

采用化学共沉淀法制备了镧掺杂铁酸铋纳米粒子(Bi_(1-x)La_xFeO_3,x=0～0.40),研究了掺杂浓度对产物的物相结构、形貌、光学吸收性质、吸附和光催化性能的影响.结果表明:随着掺杂浓度的增加,Bi_(1-x)La_xFeO_3的晶体结构由六方晶系转变为正交晶系,催化剂的粒径逐渐减小,吸收带边缓慢红移;在可见光下,Bi_(1-x)La_xFeO_3光催化降解罗丹明B(RhB)的性能优于纯BiFeO_3,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3的光催化活性最佳,在重复使用5次时,RhB的降解率仍高于85%;抑菌圈实验显示,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3在可见光下对大肠杆菌具有抑菌活性;借助捕获实验证实了光催化过程中的主要活性氧物种是·OH,·O_2~-和h~+.综上,Bi_(0.65)La_(0.35)FeO_3有望应用于光催化降解有机染料废水和光催化抑菌中.     

Y_2O_3-Bi_2O_3复合材料的制备及光催化性能

以硝酸钇和硝酸铋为原料制备稀土掺杂的Y2O3-Bi2O3复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)光谱对样品的形貌及光吸收性能进行了表征。并以亚甲基蓝和甲基橙为模拟化合物,进行了材料的光催化活性研究。实验结果表明,煅烧温度和材料组成比例对光催化性能有一定影响,煅烧温度为400℃,组成为n(Y):n(Bi)=1:10条件下制备的材料光催化效果最佳,当催化剂浓度为250 mg/L,光催化反应90 min时,10 mg/L亚甲基蓝和甲基橙溶液的脱色率都可以达到90%以上。     

H_3PW_(12)O_(40)/GO复合材料的制备及光催化性能研究

以磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40))和氧化石墨烯(GO)为原料,采用水热方法通过改变反应温度制备H_3PW_(12)O_(40)/GO复合材料。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对合成的材料进行表征及形貌分析,以H_3PW_(12)O_(40)/GO复合材料作为光催化剂催化降解甲基橙、结晶紫、刚果红染料溶液,结果表明:H_3PW_(12)O_(40)/GO复合材料降解甲基橙溶液脱色率达到85.62%,降解结晶紫溶液脱色率达到89.78%,降解刚果红溶液脱色率达到82.62%。     

Fe2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙溶液的研究

采用实验室合成的Fe2O3掺杂TiO2作为催化剂，以甲基橙超声降解反应为模型，研究了各种因素对Fe2O3掺杂TiO2催化超声降解甲基橙的影响，研究表明在Fe2O3掺杂TiO2催化剂作用下超声降解甲基橙的效果非常明显，催化剂用量在0．3-0．5g／L之间，超声波频率25kHz，输出功率1．0W／cm^2，pH为1．0时，甲基橙水溶液初始浓度为20mg／L的条件下，90min左右基本可全部降解，COD的去除率也达到了99．0％，因此，Fe2O3掺杂TiO2催化超声降解有机污染物的方法具有很好的应用前景。     

Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂的制备及其光催化性能研究

为进一步提高Bi2 WO6光催化剂的可见光催化性能,采用水热法制备稀土离子Tb3+掺杂Bi2 WO6光催化剂,采用X射线衍射( XRD)、X射线荧光光谱( XRF)、傅里叶红外光谱( FT-IR)、场发射扫描电镜( FESEM)、紫外-可见漫反射光谱( UV-Vis DRS)等手段对样品进行了表征。考察掺杂Tb3+后样品在可见光下降解罗丹明B( RhB)的光催化性能,研究Tb3+掺杂量对样品光催化性能的影响。结果表明,适当的Tb3+离子对Bi2 WO6的掺杂能提高其光催化活性。当Tb3+的掺杂量为0.5mol%时,光催化效果最好,在90 min内,对初始浓度为10 mg/L的RhB溶液的降解率达98.8%。     

光敏剂修饰纳米Ce/TiO2在可见光下光催化降解有机氯农药

以罗丹明B、罗丹明6G、次甲基蓝、溴甲酚绿为光敏剂修饰掺杂铈的纳米二氧化钛,利用日光灯照射下催化降解六六六、滴滴涕(DDD)、滴滴涕伊(DDE)等有机氯农药,利用X射线粉末衍射(XRD)和紫外-可见表面漫射(UV-Vis-DRS)等手段对光敏剂修饰Ce/TiO2进行了表征.结果表明:罗丹明B、溴甲酚绿、次甲基蓝修饰后的掺杂铈的纳米二氧化钛在可见光区吸光率有所提高,禁带能隙变小;XRD结果表明光敏剂修饰后催化剂晶型不受影响,但X射线衍射峰不同程度宽化,并且经罗丹明B修饰后的纳米颗粒平均尺寸细化;对光催化性能的考察发现,罗丹明B或溴甲酚绿修饰后的掺铈纳米二氧化钛具有较高的光催化降解率.     

Ti掺杂Bi2O3的光催化性能

采用溶胶—活性炭浸渍法制备了掺杂不同比例Ti的Bi2O3粉体光催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、BET比表面积测试法(BET)、扫描电镜分析(SEM)、紫外—可见光漫反射谱(UV-Vis DRS)等技术对其进行了表征。表征结果显示,掺Ti的Bi2O3样品在紫外区有比纯Bi2O3更强的吸光性能。通过对甲基橙在紫外光(λmax=365 nm)下的降解实验评价光催化剂的光催化活性,考察不同钛掺杂量及不同焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,当光催化剂中钛掺杂摩尔百分含量为3%,焙烧温度为300℃,其光催化活性最好。当催化剂用量为2 g/L时,在120 min内,对浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行光催化降解,其降解率达96.4%。     

α-Bi_2O_3纳米纤维的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝法制备了α-Bi_2O_3纳米纤维,并研究了煅烧温度对其形貌和光催化活性的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、热重-差热分析(TG-DTA)和N2吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行了表征。以罗丹明B(RhB)和四环素(Tc)为降解模型,评价了Bi_2O_3纳米纤维材料的光催化性能。结果表明,前驱体复合纤维PVP/Bi(NO3)3在空气氛围下经450℃、500℃和550℃煅烧处理后,其产物Bi_2O_3的晶型均为单斜相α-Bi_2O_3。随着煅烧温度的升高,Bi_2O_3的形貌由直径较细的纤维(～100nm)逐渐变粗(～150nm),最后断裂成球状颗粒。发现经450℃煅烧温度处理得到的α-Bi_2O_3纤维具有最佳的可见光催化活性,在氙灯(150 W)照射下,180min,对RhB和Tc的降解率分别达到98.1%和94.5%。