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.     

泡沫陶瓷负载N掺杂TiO_2光降解啶酰菌胺实验研究

利用泡沫陶瓷为载体负载掺氮TiO_2作为环境修复材料,对水环境中啶酰菌胺进行降解,以缩短啶酰菌胺在环境中的降解周期.以尿素为氮源,钛酸四异丙酯为Ti源,采用溶胶凝胶法制备掺氮TiO_2,负载在表面积较大的泡沫陶瓷上,以300 W氙灯模拟日光光源进行了农药啶酰菌胺的光催化降解实验.考察了煅烧温度、煅烧时间、氮掺杂量、催化剂用量、p H及啶酰菌胺初始浓度对啶酰菌胺降解率的影响,并用XRD,UV-vis对掺氮TiO_2样品进行了表征.结果表明,初始浓度为5 mg/L的啶酰菌胺在投加1.0 g/L的掺氮TiO_2光催化反应3 h的降解率可达52.35%.掺氮TiO_2的制备条件为:氮掺杂量20%,煅烧温度500℃,煅烧时间4 h,此时掺氮TiO_2呈锐钛矿型.     

铜掺杂二氧化钛对头孢哌酮降解性能的研究

通过溶胶-凝胶法制备Cu~(2+)/TiO_2复合光催化剂.在催化剂制备过程中,对煅烧温度、铜离子含量进行单因素分析,确定催化剂最佳制备条件.实验结果表明,最佳工艺制备条件为煅烧温度为700℃,铜离子掺杂量为1%.在光催化降解反应中,通过单因素与正交试验相结合的方式,考察催化剂投加量、光照时间和pH值因素,确定了最佳光催化降解头孢哌酮废水条件.最佳处理条件为,在紫外灯照射下,催化剂投加量5 g/L、光照2 h、pH为6时,降解率最高,达到78. 20%.     

铽掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能的研究

以Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2为研究内容,采用溶胶-凝胶法合成不同Tb~(3+)掺杂量、不同煅烧温度的Tb~(3+)-TiO_2光催化剂.利用X射线粉末衍射(XRD)、红外(FT=IR)等现代分析技术对Tb~(3+)掺杂TiO_2纳米晶样品的结构进行测试、表征.以孔雀石绿溶液为目标降解物,研究了稀土Tb~(3+)掺杂量和煅烧温度对其光催化活性的影响.实验结果表明:Tb~(3+)掺杂纳米TiO_2能够细化晶粒,提高热稳定性;Tb~(3+)掺杂提高了TiO_2光催化活性.当煅烧温度为400℃时,Tb~(3+)-TiO_2=2.50%的催化剂,在自然光照射下,降解孔雀石绿溶液3h,降解率可达81.1%.     

功能材料二氧化钛光催化降解酸性黑染料

采用溶胶-凝胶法制备纳米粉末TiO2,运用XRD技术对样品进行了表征.以中压汞灯为光源, 在圆柱型石英光催化反应器上进行了酸性黑染料光催化反应性能考察.讨论了煅烧温度、空气流量、试液的pH值、光照时间与酸性黑染料光催化降解率的关系.实验结果表明, 煅烧温度使TiO2光催化性能得到显著改善.TiO2在400℃煅烧3h,XRD曲线上出现宽化锐钛矿型衍射峰;到500℃,所有晶粒均为锐钛矿型结构,随着煅烧温度升高,晶粒中金红石型含量相应增加;到750℃,粉末中的所有晶粒均为金红石型结构.但是对于同一煅烧温度,煅烧时间不同,晶型不发生变化.煅烧温度为600℃时,TiO2光催化活性最高.在优化实验条件下,光照140min, 酸性黑染料光催化降解率达到100%.     

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.     

溶胶-凝胶法制备掺杂镧的二氧化钛及光催化性能

采用溶胶-凝胶法合成TiO_2、La~(3+)/TiO_2光催化剂,并对样品进行了XRD和SEM表征,以甲基橙模拟有机污染水,研究了La~(3+)/TiO_2降解甲基橙的催化活性.讨论了照射时间、煅烧温度、煅烧时间和催化剂的量等因素对降解甲基橙的影响,并与单一的TiO2光催化剂进行比较.结果表明:当煅烧温度为500℃,煅烧时间为60min,染料的初始浓度为10.0mg·L~(-1),催化剂的用量为1.00g·L~(-1),光照强度为1.0mW·cm~(-2)和照射时间为180min时,La~(3+)/TiO_2光催化剂降解染料表现出了较好的光催化活性.     

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.     

Ag-GO-TiO_2复合薄膜光催化降解双酚A

为改进TiO_2薄膜的光催化能力,采用溶胶-凝胶法制备氧化石墨烯(GO)掺杂TiO_2薄膜,并利用光化学沉积方法在GO-TiO_2薄膜表面沉积Ag纳米颗粒制备出Ag-GO-TiO_2复合薄膜.通过XRD、Raman、SEM、EDS、TEM和UVVis漫反射光谱对复合薄膜的晶体结构、表面形貌和光吸收范围等进行表征,并在紫外光照射条件下,进行复合薄膜光催化降解双酚A研究,以表征其光催化能力.结果表明:450℃退火后,TiO_2薄膜中仍保留有氧化石墨烯,薄膜表面沉积有Ag单质纳米粒子,且复合薄膜对紫外光吸收有所加强.紫外光照射30 min后,TiO_2薄膜、石墨烯掺杂物质的量比为3.2的GO-TiO_2薄膜和Ag-GO-TiO_2复合薄膜对双酚A溶液(质量浓度为50 mg/mL)的降解率分别为4.9%、16.7%和26.5%.研究表明在GO掺杂以及Ag纳米粒子沉积的共同作用下,TiO_2薄膜的光催化活性得到了有效提高.     

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.     

复合纳米TiO_2透明光触媒乳液的制备及性能

采用草酸、四氯化钛、氨水、氟化铵、硼酸等药品为主要实验原料,通过常温络合-控制水解新实验方法,制备出硼氟共掺杂的纳米TiO_2透明乳液.将样品置于小型太阳光模拟器的模拟太阳光下照射,进行对酸性红3R染料的降解实验,分别对染料初始浓度、样品掺杂浓度、掺杂纳米TiO_2体系pH值、加热回流时间等变量对降解效果的影响进行相关讨论.实验结果表明,硼/氟掺杂浓度达到0.003mol/L,pH值为6,回流时间为15min时,制备的纳米TiO_2样品的光催化性能最佳.在模拟太阳光照射1h后,质量浓度50mg/L的酸性红3R染料溶液降解率可达98%以上.     

硅藻土负载Ce-TiO2光催化材料的制备及性能研究

采用低温燃烧法制备硅藻土负载Ce-TiO2光催化材料,借助XRD,SEM对样品进行表征.以罗丹明B溶液为目标污染物,研究并确定了负载型光催化材料的最佳制备和光催化降解条件.结果表明,TiO2光催化材料的最佳煅烧温度为600℃,最佳Ce掺杂量为02%,制备的样品为锐钛矿和金红石组成的混合晶型,且锐钛矿占主要部分.最佳的光催化降解条件为:罗丹明B溶液初始质量浓度为10mg/L,催化剂用量为10g/L,溶液pH=9.制得的复合光催化材料失活再生后降解率可达93%,且可多次重复使用,光催化性能明显优于纯TiO2光催化材料.     

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%.     

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.     

还原氧化石墨烯-TiO_2复合纳米材料制备与光催化性能

利用新型碳材料还原氧化石墨稀对TiO_2进行改性,以期提高TiO_2的光催化活性.采用溶剂热法,以氧化石墨烯(GO)和钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)为原料,成功制备了不同还原氧化石墨烯含量的RGO/TiO_2纳米复合材料.运用XRD、TEM、FT-IR和UV-vis等手段研究了复合材料的性质,同时以甲基橙(Methyl Orange,MO)为模型,评价了不同反应条件下制备的复合物的光催化性能,讨论了不同还原氧化石墨烯含量、催化时间等对复合物的光催化性能的影响.在甲基橙评价模型基础上,将制得的具有最佳光催化性能的RGO/TiO_2复合材料进行致病大肠杆菌的抗菌实验,以此来检验RGO/TiO_2纳米复合材料的抗菌效果.实验结果表明,采用溶剂热法在180℃下煅烧6h制得RGO/TiO_2纳米复合材料,锐钛矿相TiO_2通过C-O-Ti键均匀地分布在片层还原氧化石墨烯载体上.RGO/TiO_2复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯纳米TiO_2.当制备复合材料时GO的初始投加量为40mg时,制得的RGO/TiO_2复合材料对甲基橙的降解率达到50%.同时,该RGO/TiO_2纳米复合材料对致病大肠杆菌有明显的抗菌作用.     

介孔TiO2及Fex/TiO2纤维光催化降解酸性橙Ⅱ的性能研究

以胶原纤维为模板分别负载钛(Ti4+)或钛(Ti4+)和铁(Fe3+),在高温下煅烧制得介孔TiO2和Fex/TiO2纤维.以酸性橙Ⅱ为模型分子,研究了介孔TiO2和Fex/TiO2纤维在可见光照射下对酸性橙Ⅱ的降解特性.研究表明,通过掺杂Fe3+能有效地提高介孔TiO2纤维的光催化活性,在本实验条件下,最佳的Fe/Ti摩尔比为0.01,最佳的煅烧温度为600℃.在酸性橙Ⅱ初始pH值为3～6,初始浓度为0.1 mmol.L-1,介孔Fe0.01/TiO2纤维用量为1 g.L-1,可见光照射下反应4 h后,酸性橙Ⅱ的脱色率和矿化率达到99%和46%以上.光催化活性的稳定性研究表明,介孔Fe0.01/TiO2纤维具有良好的光催化活性的稳定性,能多次重复使用.     

TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂制备及降解染料的性能研究

采用液相沉积法、光还原法和金属有机物分解法设计制备了TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂,并将其用于典型染料罗丹明B(RhB)的降解研究,考察其在模拟太阳光下的光催化活性.通过X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-vis DRS)等仪器对催化剂的晶型、表面形貌、元素组成以及光吸收特性进行分析.通过一系列实验,确定TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂光催化降解罗丹明B的最佳实验条件为:光还原法沉积Pt使用的氯铂酸浓度为5μmol·L~(-1),BiVO_4涂覆层数为1,罗丹明B初始浓度为5 mg·L~(-1),反应体系pH值为3.此时,TiO_2-Pt-BiVO_4复合催化剂表现出最强的光催化活性,降解效率达到96.3%,动力学常数是纯TiO_2的6.03倍,3次循环利用后降解效率仍可达到90%.本研究可为光催化氧化技术处理染料类废水的实际应用提供基础数据和技术支持.     

TiO_(2-x)N_x/硅藻土复合光催化剂的制备及其可见光催化活性

以尿素为氮源,硅藻土为载体,用溶胶-凝胶法合成了硅藻土负载氮掺杂纳米TiO_2复合光催化剂。采用XRD,UV-vis对样品进行了表征;以罗丹明B为降解对象,考察了罗丹明B初始浓度、催化剂投加量、溶液初始pH值对降解率的影响,同时考察了样品在太阳光下的光催化活性。结果表明,掺氮TiO_2经450℃焙烧2 h后为锐钛矿型,N掺杂使催化剂的吸收边红移至550 nm左右,诱发TiO_2可见光催化活性;当催化剂用量为2 g/L,溶液初始pH值为6.5时,初始浓度为10 mg/L的罗丹明B在氙灯光照45 min后降解率为100%,太阳光照160 min后降解率为97.4%。     

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%.     

光降解用WO_3-TiO_2复合光催化剂

用溶胶 凝胶法制备了纳米WO3 TiO2复合薄膜型光催化剂·利用该薄膜对罗丹明B溶液的光催化降解作用,考察了钨酸盐种类及其掺杂量、涂膜层数、溶解氧、焙烧温度、焙烧时间、基体材料等因素对光催化活性的影响·结果表明,钨酸铵加入量x(W)=1 5%、多孔钛片为基质,涂覆9层、500℃下焙烧1h得到的WO3 TiO2薄膜型复合光催化剂活性最高,其光催化活性较纯TiO2光催化剂提高1 5倍·该温度下多孔钛片负载的TiO2为锐钛矿型·