不同负载形态TiO_2薄膜光催化亚甲基蓝效能分析

针对目前光催化中催化效率低的问题,采用溶胶-凝胶法及浸提技术,分别对玻璃片、纤维膜、钢丝网进行TiO_2的固定化负载.通过微观形貌进行分析,利用亚甲基蓝为目标污染物,探究制备以及光催化工艺对TiO_2催化降解性能的影响及其重复使用效果.结果表明:随着浸涂次数的增加,不同载体的表面TiO_2薄膜的微观形貌有所变化,对亚甲基蓝的光催化降解率呈现先增大后稳定的趋势,降解率从大到小为玻璃片、纤维膜、钢丝网,薄膜最优镀膜次数分别为3,4,4次.采用玻璃片镀膜4次所制备的TiO_2光催化降解率最高,4 h紫外光降解率可达75. 3%.     

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.     

二氧化钛的表征及其光降解研究

通过溶胶—凝胶法制备了TiO_2粉体,并对其进行了X射线衍射、扫描电子显微镜以及能谱分析等表征分析,分析了其晶体结构、表面形貌以及元素组成;采用亚甲基蓝的降解率来评价其光催化性能.实验结果表明:TiO_2为锐钛矿结构,晶粒尺寸为14.8 nm,达到纳米级;所制备的TiO_2对亚甲基蓝有较好的光降解作用,3 h后的降解率达到79.2%.     

Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2复合光催化材料的制备及性能研究

以层状偏钛酸为前驱体,硝酸铜为铜源,通过调节溶液pH值,水热法合成了Cu~(2+)掺杂的TiO_2复合光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征手段对样品结构和形貌进行了分析,并考察了所合成的TiO_2基复合材料光催化降解亚甲基蓝的性能.研究结果表明,pH=0.5～1.5时层状偏钛酸完全转变成了Cu~(2+)掺杂的金红石/锐钛矿型TiO_2的复合物,在pH=0.5条件下制备的Cu~(2+)掺杂的TiO_2展示了较高的光催化性能.     

3维海绵状介孔氮化碳的制备及其光催化性能

以二氧化硅(SiO_2)球体为模版、三聚氰胺(melamine)为前躯体,通过固相反应方法制备具有可见光催化活性的海绵状介孔石墨相氮化碳(mpg-C_3N_4).采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、冷场发射式扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积测试仪(BET)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对样品进行表征.以亚甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)为目标降解物,以直接煅烧前躯体得到的块状氮化碳(bulk-C_3N_4)和多孔氮化碳(mpg-C_3N_4)为光催化剂,研究可见光辐射下两个样品的光催化特性.研究结果表明,多孔氮化碳(mpg-C_3N_4)对MB和MO的降解率优于块状氮化碳(bulk-C_3N_4)的,且优于传统的金属氧化物催化剂TiO_2的.经过120min光照后,mpg-C_3N_4样品对MB和MO的降解效率分别可达99.6%和99.9%,且在10~(-6)～10~(-7) mol·L~(-1)的浓度下依然有很高的降解效率,因此可对微量和痕量的有机污染物进行有效降解.     

大比表面积TiO_2纳米球的合成及其可见光降解Cr(Ⅵ)和双酚A的协同作用机理

以钛酸四正丁酯作为钛源,十八烷基胺为模板剂,采用溶胶凝胶法结合水热反应法合成了TiO_2纳米球,并考察了煅烧温度对TiO_2纳米球形貌的影响.结果表明,当煅烧温度为350℃时,所制备的TiO_2纳米球具有最佳形貌,且其比表面积可达159.878 m~2/g,约为目前商用TiO_2 P25(54.041 m~2/g)的3倍.另外,通过Cr(Ⅵ)和双酚A(bisphenol A,BPA)的可见光降解实验,对所制备的TiO_2纳米球的光催化性能进行了测试.结果表明,TiO_2纳米球在可见光条件下可有效降解水体中的Cr(Ⅵ)和BPA;此两种污染物的降解呈现协同效应,且TiO_2纳米球的比表面积决定了其光催化性能,在350℃煅烧条件下制备的TiO_2纳米球具有最优的光催化性能.     

TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维降解活性大红性能研究

以氧化石墨烯为载体,通过原位生成的方式制备TiO_2插层氧化石墨烯,并以PAN为成纤载体、DMF为溶剂,采用静电纺丝法制备TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维;通过透射电镜(TEM)、紫外可见光光谱(UV)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等手法对TiO_2插层氧化石墨烯及TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维的形貌、结构进行表征分析;研究了含不同TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维光催化降解活性大红的性能.结果表明:TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维对活性大红有优异的光催化降解性能,且随着TiO_2插层氧化石墨烯含量的增加,完全降解活性大红所需的时间逐渐变短.     

花瓣状铈掺杂纳米TiO_2光催化剂的制备及其光催化活性

以葡聚糖为模板,以硫酸钛和硫酸高铈为原料,采用水热沉淀法制备一系列铈掺杂的、具有花瓣状结构的TiO_2光催化材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)、低温氮气吸附(BET)、红外光谱(IR)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术对其形貌特征、晶体结构及表面结构、光吸收特性等进行表征。以亚甲基蓝溶液的光催化降解为模型反应,考察不同掺杂量的样品在紫外和日光条件下的光催化性能,并通过降解前后水样中化学需氧量(COD)的变化确定其最后的存在形式。研究结果表明:用模板法制备的TiO_2光催化剂具有花瓣状结构、粒度均匀且均为纳米级,铈掺杂的TiO_2在紫外和日光条件下较纯TiO_2对亚甲基蓝溶液具有更好的光催化降解效果。甲基蓝降解终产物为CO_2和H_2O,且该结构TiO_2易于离心分离去除。     

大豆秸杆改性TiO_2光催化降解盐酸四环素研究

以大豆秸杆和钛胶为原料,利用溶胶-凝胶法合成了大豆秸杆改性TiO_2晶体.以盐酸四环素为降解对象,研究了大豆秸杆改性TiO_2(TiO_2-Straw)复合材料的光催化性能,探讨了掺杂量和煅烧温度对光催化剂活性的影响.采用X射线衍射(XRD)、N_2等温吸附-脱附(BET)、紫外-可见漫反射(UV-VIS DRS)、X射线光电子能谱分析(XPS)、热重(TG)、红外光谱(FT-IR)及紫外可见吸收光谱等表征手段对催化剂进行表征.结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的大豆秸杆改性TiO_2对盐酸四环素具有一定的光催化活性,能够将其降解;在200℃煅烧的条件下,100 m L钛胶掺杂0.5 g大豆秸杆所制得的催化剂对盐酸四环素的降解效果最佳;模拟太阳光光照120 min,其对盐酸四环素降解率达到95.04%.     

高能(001)晶面外露的锐钛矿TiO_2微球的水热制备及其气敏性能研究

采用一步水热法制备了由高能(001)晶面外露的锐钛矿相单晶组装而成的TiO_2微球.通过反应体系p H值的调控可以对TiO_2微球的微观形貌进行调控.对TiO_2微球的生长机理进行了分析.结果表明:适中的氢氟酸分子浓度对高能(001)晶面的稳定至关重要.进一步的研究表明,得益于高能(001)晶面的外露以及独特的分级形貌,这种TiO_2微球对丙酮表现出了优异的气敏性能.     

光降解法制备聚苯胺纳米棒的研究

采用高聚物聚乙烯醇(PVA)存在下的现场聚合法制备了可溶性的聚苯胺(PANI),并利用高压静电纺丝手段获得了PANI-PVA/TiO2的微米纤维毯.使用电子扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱、红外光谱等手段对样品进行了表征.以TiO2为催化剂,研究了PANI-PVA/TiO2微米纤维毯在254 nm光照射下的催化降解过程,同时探讨并给出了可能的光催化降解PVA的反应机理.结果表明,经过64 h的紫外光照射,PANI-PVA/TiO2中的PVA已基本分解,最终获得了PANI的纳米棒.     

微波辐射法制备TiO2/丝光沸石薄膜光催化剂的研究

采用微波辐射加热法制备出负载型TiO2/丝光沸石(TiO2/M)光催化剂,并采用X-射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(LRS)、UV Vis漫反射谱(UV DRS)以及苯酚光催化降解等对催化剂进行评价。结果表明,由微波加热制备的样品———丝光沸石上负载的二氧化钛薄膜其晶体具有锐钛矿型结构,并显示出明显的量子效应。以丝光沸石作为二氧化钛薄膜的载体,可以显著提高水体中苯酚的完全矿化率。负载量为30%,微波辐射时间为10min+10min的样品催化剂对苯酚光催化降解具有最佳的催化性能。     

POMs/TiO2复合催化剂光催化降解染料废水的研究

采用溶胶-凝胶方法表面修饰TiO2制备了几种POMs/TiO2复合光催化剂,考察了催化剂在紫外光照射下对模拟染料废水(茜素红溶液)的光催化降解行为.结果表明:POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解茜素红活性明显提高,其中复合催化剂Cr3OSiW12/TiO2光催化降解模拟染料废水(茜素红溶液)效果最佳.反应最佳条件:催化剂为Cr3OSiW12/TiO2,多酸质量分数为0.5%,催化剂用量为15 mg,茜素红溶液浓度为0.1mmol/L.茜素红降解质量分数可达74.6%.     

TiO_2纳米纤维的制备、表征及其抗紫外性能

结合溶胶凝胶法和静电纺丝工艺,制备了聚醋酸乙烯酯(PVAc)/TiO2杂化纳米纤维,经300～700℃的焙烧后得到TiO2纳米纤维.使用热失重分析仪(TGA)、X射线能谱分析仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制得纳米纤维的成分、晶型和形貌进行了表征,使用紫外可见光谱反射仪对纳米纤维的紫外透过率进行测试.结果表明:随着焙烧温度的升高,TiO2纳米纤维的成分、晶型和表面形貌都发生了明显的变化;400℃焙烧所得的TiO2纳米纤维具有最佳的抗紫外效果.     

电场协助对Ag/TiO2光催化降解效率的影响

在三维立体光电催化反应器中,以Ag／TiO2为光催化剂,网状钛板为电极,对苯酚和甲基橙进行光／电／贵金属协同催化降解,研究电场协助对Ag／TiO2光催化降解效率的影响。考察了阳极偏压大小、电解质种类、pH值对Ag／TiO2光电催化反应的影响;采用紫外-可见全反射光谱（ERS）、紫外-可见漫反射光谱（DRS）和傅利叶变换红外光谱（FFIR）,对Ag／TiO2光催化剂的能阈结构、光谱特征、表面结构等进行表征。结果表明,外加适宜的阳极偏压（苯酚10V和20V,甲基橙10V和大于25V）可显著提高Ag／TiO2光催化降解效率;电解质NaCl的加入可提高Ag／TiO2光电催化反应速率;适宜的光电催化反应酸度值为pH7．0（未加电场时为pH5．5）。     

DDNP工业污水的光催化处理研究

用高压汞灯为光源,以稀土掺杂TiO2为光催化剂处理DDNP污水。研究了稀土金属掺杂量、TiO2用量、pH值、金属离子量及搅拌速率等对降解的影响。结果表明：在TiO2用量为1．0g／150mL、pH=7．0、室温条件下,光照1h后,DDNP污水的COD降解率78%。     

稀土掺杂TiO2纳米微粒的合成、表征及光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂不同量铈的TiO2纳米粒子,利用UV-Vis漫反射光谱及XRD等对所制备样品进行表征.以高压汞灯为光源、甲基橙水溶液的脱色为模型反应,研究了CeO2/TiO2的光催化降解反应活性.实验发现: 掺杂Ce的TiO2纳米粒子反射光谱特性向可见光方向红移到500.nm,比纯的TiO2纳米粒子对光的吸收率高、吸收能力强;掺杂的Ce4 仅有少量进入TiO2晶格中,大部分的Ce4 是以小团簇的CeO2形态均匀地分散在TiO2纳米粒子中或者是覆盖在其表面上.说明掺杂Ce能提高TiO2光催化反应活性,且掺杂Ce摩尔分数最佳值为2.0%.     

纳米ZnO/TiO2复合颗粒制备及紫外屏蔽性能研究

以Ti(SO4)2和Zn(AC)2为原料,在制备金红石型纳米TiO2粉体的基础上,用溶胶凝胶法制得纳米ZnO／TiO2复合粉体．实验结合纳米TiO2和纳米ZnO的优点制得一种广谱防晒剂．TEM显示该复合颗粒为核一壳式结构;XRD分析该复合颗粒内核为金红石型TiO2,表面包覆一层六方晶系ZnO且该复合颗粒中存在强的化学键．UV-Vis测试表明该复合颗粒在整个紫外区的吸收能力达到85％,在UVA(320-400nm)区吸收性能比纯的TiO2强得多．     

负载TiO2的碳纳米管光催化降解腈纶废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备了负载二氧化钛的多壁碳纳米管,对其结构进行了X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜表征, 并且还探讨了负载二氧化钛的碳纳米管用于腈纶废水的处理.实验结果表明,该种催化剂具有很好的光催化活性.以300 W中压汞灯为光源,在250 mL的腈纶废水中加入100 mg负载有TiO2的碳管光催化处理1h,废水的CODcr去除率达22%;经Fenton试剂进行预处理后,加入150 mg载有TiO2 的碳纳米管进行光催化实验,经光催化氧化3 h后,CODcr去除率达到90%,处理效果非常明显.可见Fenton试剂预处理与TiO2光催化联合使用,对含腈废水中的难降解有机物去除效果好,具有一定的实用性.     

金属离子掺杂对TiO2光催化性能影响分析

TiO2光催化剂可有效去除水中有机污染物。本文采用溶胶—凝胶法(Sol—gel)制备了掺杂不同含量金属离子的复合型TiO2光催化剂，光催化降解甲基橙溶液实验结果表明：掺杂Cr^3 的TiO2光催化活性明显高于单一TiO2和其他几种掺杂催化剂的光催化活性；当Cr^3 的掺入比例约为1．0％时，其光催化活性最高，紫外光照4h甲基橙的降解率达到90％以上，可见光照射6h甲基橙的降解率达85％以上。可望将掺杂金属离子的纳米TiO2作为一种有效的光催化剂，广泛应用于被污染水体的净化处理。