梯形异质结Bi2O3/BiOI的制备及降解四环素的机制研究

以绿色焙烧方法制备梯形异质结复合材料Bi_2O_3/BiOI,将复合材料Bi_2O_3/BiOI用于抗生素生产废水中四环素的降解,并与纯的Bi_2O_3与BiOI的降解效果进行对比。以X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对Bi_2O_3/BiOI样品物相组成和形貌进行表征分析,采用分光光度法测试并计算Bi_2O_3/BiOI样品降解四环素,结果显示:降解率为92.4%,一级动力学常数为0.018 59 min~(-1)。密度泛函理论计算显示,Bi_2O_3与BiOI的功函数分别为3.0、6.0 eV。梯形异质结复合材料Bi_2O_3/BiOI在光催化反应时,在内建电场和能带弯曲的共同作用下,BiOI中导带上还原能力较弱的电子将与Bi_2O_3价带中氧化能力较弱的空穴部分复合,从而保留较强还原以及氧化能力的光生电子和空穴,这可能是梯形异质结复合材料Bi_2O_3/BiOI具有较高光催化活性的原因。     

以木材为模板的BiVO4-CdS光催化性能研究

【目的】以木材加工固体废弃物为原料,制备具有木材仿生微纳米孔结构的BiVO₄-CdS复合光催化剂,旨在利用木材模板形成更多的异质结结构提高光催化材料的催化性能,拓展其在木材加工染料废水污染处理中的应用。【方法】分别采用杉木、杨木、巴沙木3种树种的木材加工固体废料为模板,通过浸渍煅烧和化学沉积两步法制备BiVO₄-CdS复合光催化剂,以木材染色废水中的罗丹明B(RhB)为目标降解对象,对复合光催化剂可见光下降解RhB的性能进行评价研究。【结果】3种具有木材模板仿生结构的BiVO₄-CdS复合光催化剂均表现出良好的吸附-光催化降解RhB的能力。密度较低的巴沙木-BiVO₄-CdS在达到吸附平衡后,对RhB有着高达29.26%的去除率;在120 min内可见光下对RhB的降解率为96.01%,其反应速率是无模板BiVO₄、BiVO₄-CdS的6.69倍和3.37倍。10次吸附-光催化降解循环处理后,材料的降解效率依然达到85%以上。【结论】木材模板仿生构造赋予复...     

TiO2/MIL-53(Al)和TiO2/Al2O3催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶剂热法合成了MIL-53(Al),以此为载体负载TiO_2制备得到TiO_2/MIL-53(Al)光催化剂用于污水中次甲基蓝的催化降解研究,并与传统载体材料Al_2O_3负载的TiO_2催化剂的光催化效果进行比较。样品通过热重-差热扫描量热(TG-DSC)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N_2物理吸附-脱附等方法进行表征。采用光度吸收法分析污水中次甲基蓝的降解率,结果显示,TiO_2/MIL-53(Al)光催化剂对次甲基蓝的光催化降解率达到98.6%,而TiO_2/Al_2O_3光催化剂对次甲基蓝的降解率只有70.3%,TiO_2/MIL-53(Al)光催化剂对污水中次甲基蓝的降解去除能力明显优于TiO_2/Al_2O_3光催化剂对次甲基蓝的降解去除能力。     

POMs/TiO_2复合催化剂光催化降解有机污染物的研究

[目的]采用溶胶-凝胶方法制备了几种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（酸性媒介黑PV溶液）的光催化降解行为,为降解有机污染物提供理论指导。[方法]研究了催化剂中的POMs含量、催化剂用量、溶液的pH及H2 O2浓度对PV溶液降解过程的影响。[结果]H4SiW12O40/TiO2复合催化剂光催化降解模拟染料废水（PV溶液）效果最佳。PV溶液初始浓度为300 mg/L时,脱色反应最佳条件：催化剂为H4SiW12O40/TiO2,α-H4SiW12O40质量分数为1.5%时,催化剂用量为60 mg、pH为2.0、H2 O2浓度为20 mmol/L时,PV降解质量分数可达到72.48%。[结论]POMs/TiO2复合催化剂较纯TiO2光催化降解PV溶液活性明显,其光催化降解有机污染物意义重大。     

生物质碳点敏化超薄g-C3N4的表征及其对四环素的光催化降解

以三聚氰胺、碳量子点为原料,通过高温煅烧法,制备了一种碳量子点敏化超薄氮化碳(CQDs/g-C3N4)的复合材料。通过采用TEM、XRD、FT-IR、和BET等手段对复合材料进行物理性能表征;通过探究四环素(TC)的质量浓度、循环次数和物料比等考察CQDs/g-C3N4的光催化活性。结果表明:CQDs与超薄片状g-C3N4间通过杂化作用形成了复合物,CQDs均匀的分布在g-C3N4薄片上。当CQDs的质量百分比为0.5%时,CQDs/g-C3N4复合光催化剂降解TC的光催化活性最高,TC的降解率可达99.2%,是纯g-C3N4的4倍,该复合材料可通过延长可见光吸收区域而促进光生电子-空穴对的产生,促使电子空穴分离,增强光催化性能,在环境净化修复方面具有较大的潜在应用价值。     

g-C3N4/CdMoO4复合光催化材料的制备及其可见光降解磺胺噻唑

制备了不同复合比例的g-C3N4/CdMoO4纳米片状复合光催化材料(CN-CMO)。通过SEM、TEMEDS、XRD、FT-IR、DRS等方法对复合材料CN-CMO的晶体结构、形貌特点、光吸收能力、化学键合情况等进行表征。CN-CMO在可见光下对磺胺噻唑光降解性能的研究结果表明,磺胺噻唑的光降解反应具备表观一级动力学的特点,且降解反应速率常数分别为g-C3N4及CdMoO4材料的3倍和10倍。光催化降解机制的研究表明,CN-CMO光催化活性提高的原因在于g-C3N4和CdMoO4复合后材料中电子与空穴更容易分离;同时,考察光催化过程中催化剂的投加量对光催化活性的影响,发现CN-CMO在质量浓度为1g/L时对磺胺噻唑的光催化降解效果最佳。     

Li~+-TiO_2复合纳米光催化剂制备及其光催化降解海产品深加工废水的研究

对Ti O2纳米光催化材料进行掺杂改性,利用溶胶-凝胶法制备出掺杂锂的Li+-Ti O2复合纳米光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)等测试技术对所制备的光催化剂形态结构和特性加以表征,用大连市黑石礁海域的海水配制成模拟海产品深加工废水,研究了Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水的能力及影响其降解能力的因素,并确定了Li+-Ti O2光催化剂光催化降解海产品深加工废水的优化试验条件。结果表明:Li+-Ti O2复合纳米光催化剂光催化降解海产品深加工废水效率高,锂掺杂量、催化剂用量、p H、氨氮初始浓度、COD初始浓度和过氧化氢(H2O2)用量6个因素影响光催化降解的能力,在优化试验条件下,即锂掺杂量为5%,氨氮初始浓度为80 mg/L,COD初始浓度为300 mg/L,Li+-Ti O2用量为0.9 g/L,H2O2用量为5%,反应时间为2 h,p H值为8时,海产品深加工废水中氨氮和COD的光催化氧化降解率分别达到81.50%和78.67%。     

碳量子点复合TiO2木材涂层制备及其净化甲醛气体的研究

  目的  为提高二氧化钛（TiO₂）光催化剂净化甲醛气体污染物的能力，利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点（CDs）掺杂改性TiO₂，可大幅度提高TiO₂光催化性能。  方法  采用3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）对亲水性纳米TiO₂进行表面改性，并将禾本植物柳枝稷合成的CDs负载于TiO₂制备了TiO₂-CDs复合光催化木材功能涂层。借助高分辨透射电子显微镜、红外光谱、热重分析、紫外可见光光谱、荧光光谱等表征手段对CDs及其负载TiO₂复合光催化剂进行表征，并以甲醛气体作为模拟污染物进行光催化降解实验。  结果  合成的CDs粒径尺寸为3 ~ 6 nm，表现为较好的石墨相结构，且CDs光致发光具有一定的激发依赖性。CDs功能化TiO₂复合材料不仅在紫外光区域有较强的吸收，而且在400 ~ 500 nm波长范围内具有更宽的吸收带，CDs负载TiO₂光催化涂层分别在紫外光源与紫外结合可见光源条件下对甲醛气体的净化效率达到68.26%和81.63%，较未改性的TiO₂木材涂层提高了35.55%和38.71%，同时TiO₂-CDs木材涂层可显著降低木材表面润湿性，其表面水接触角为96.4°，较对照组木材（62.5°）提升了54.24%。表面涂饰对木材表观颜色影响较小，TiO₂-CDs净醛功能化木材的表面亮度较对照组木材轻微降低了5.22%，表面色差较对照组为11.03。此外，TiO₂-CDs木材涂层具有优良的可重复使用性能，相比第一次循环，7次循环后试样对甲醛气体的降解效率仅分别下降了3.54%和2.56%。  结论  CDs掺杂功能化可拓宽TiO₂光催化剂在可见光区域净化甲醛气体污染物的能力，同时改善木材表面润湿性，且对木材表观颜色影响较小，对于开发具有净化室内甲醛气体污染物功能的木质材料意义重大。      

轻质陶砂表面包覆TiO2催化材料及降解罗丹明-B的研究

研究了轻质陶砂表面包覆TiO2光催化剂后，其接近于水的比重，可以在水中悬浮和分散，增加其光照程度和与水的表面接触面积，提高光催化性能，以便增强其降解有机物的能力.实验结果表明：采用轻质陶砂表面包覆TiO2光催化材料降解罗丹明-B的效率比普通轻质陶砂表面包覆TiO2的效率提高12%.在热处理温度为400~450 ℃时，降解罗丹明-B的效率可达到45%.     

CuO/MWCNTs复合材料降解双酚A的光催化性能

为改善氧化铜（CuO）的光催化性能，将CuO和多壁碳纳米管（MWCNTs）结合制备了CuO/MWCNTs复合材料。利用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）分析对Nano-CuO和CuO/MWCNTs进行形貌、成分、物相结构以及光学性质等一系列的表征与性能分析，结果表明CuO/MWCNTs同时具备CuO和碳纳米管的典型结构，且光吸收性能优于Nano-CuO。在紫外光下进行的两种光催化剂对双酚A（BPA）的光催化降解试验结果显示：两种催化剂作用下BPA光降解平衡的时间一致，均为24 h，但CuO/MWCNTs作为光催化剂时的BPA降解率和反应速率明显高于Nano-CuO，其中降解率高出幅度可达14%~35%；供试范围内，两种材料对BPA的光催化降解率均随催化剂投加量的增加而升高，随pH和离子强度的增加而减小，随BPA浓度的增加呈先增加后减小的趋势，且在相同条件下CuO/MWCNTs受到的影响更大，但其光催化降解率仍远高于Nano-CuO的光催化降解率。研究表明，CuO/MWCNTs复合材料可以显著提高光催化效率及对紫外光的利用率，有效推进了CuO的光催化应用与发展。     

高浓度盐对光催化降解有机废水的影响

[目的]研究高浓度盐对光催化降解有机废水的影响。[方法]以罗丹明B为降解对象,采用电化学阳极氧化法制备Fe掺杂TiO2纳米管阵列,以此为光催化剂降解罗丹明B模拟废水,并分别考察了NaCl、Na2SO4、KCl和K2SO4这4种常见的盐在较高浓度下对光催化降解有机废水的影响,确定盐促进或抑制光催化降解有机废水的极限浓度。[结果]根据不掺盐10 mg/L罗丹明B溶液的光催化效率与时间关系图可知,该溶液在180 min时的降解率接近于100%。在试验涉及的浓度范围内,同一种盐均有对废水降解速率最大的最适浓度,就浓度为8%的4种盐而言,这4种盐均对光催化降解有机废水起到了促进作用,但促进程度不一,以8%的Na2SO4的促进作用最为明显。[结论]4种高浓度的盐均对光催化降解有机废水起到了促进作用。     

TiO2和ZnO光催化降解敌百虫的影响因素研究

采用溶胶-凝胶法和水热法制备了TiO₂和ZnO,并运用紫外-可见光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和红外光谱对光催化剂进行表征.用制备所得的TiO₂和ZnO作为光催化剂,降解敌百虫有机磷农药,使用气质联用仪对降解结果进行分析,探究农药初始浓度、农药初始pH值、光催化剂投加量、光照时间及不同光源对敌百虫降解率的影响.光催化降解反应表明,敌百虫的降解率随着初始浓度的增加明显降低,随着光照时间的延长先增加后趋于平缓,碱性条件和汞灯照射有利于敌百虫的光催化降解.TiO₂和ZnO的最佳投加量均为100~150 mg·L^-1,以ZnO为光催化剂,投加量在0~100 mg·L^-1时降解率的增幅明显高于投加量在100~200 mg·L^-1时,且实验结果表明,5个影响因素条件下,TiO₂的光催化降解活性均低于ZnO.     

双层钙钛矿结构氧化物Ca2InNbO6的制备及光催化性能研究

采用固相合成法制备可见光响应的双层钙钛矿结构光催化剂Ca_2InNbO_6。利用X-射线衍射(XRD),紫外-可见吸收谱(UV-visDRS)等方法对Ca_2InNbO_6的结构进行表征,利用自行研制的光催化降解反应装置对其在可见光下降解液相和气相有机污染物的性能进行评价。结果表明,制备的Ca_2InNbO_6不含其它氧化物杂相,可响应太阳光谱中波长小于440 nm的部分。在可见光下,Ca_2InNbO_6降解液相亚甲基蓝的效率在4 h内达82.7%;降解气相甲醛的效率在3 h内高达99.3%,符合Langmuir-Hinshelwood一级动力学过程。湿度对降解甲醛的效率有显著影响,当湿度为R.H. 60%时活性最优,动力学常数为0.026 min~(-1),是R.H. 20%时的3倍。     

紫外可见上转换剂/TiO2复合光催化剂在海洋石油污染处理中的应用

在实验室条件下,取大连市黑石礁海域海水,加入风化好后的柴油配制成模拟石油污染海水,通过分别改变催化剂的掺杂比、溶液pH、催化剂添加量、光照时间和柴油初始浓度等因素,研究各因素对上转换材料TiO2复合光催化剂催化降解海洋石油污染的影响效果,并通过正交试验优化了光催化降解海洋石油污染的条件。结果表明：在海洋中柴油初始浓度为0.1 g/L时,催化剂掺杂比为15%,催化剂添加量为40 mg,溶液pH为7的条件下催化降解2.5 h,海洋石油污染光催化降解效果最好,降解率可达88.85%。     

纳米MnO2改性木材对甲醛的光催化降解研究

以杉木为载体,低温水热工艺制备出纳米MnO₂改性木材光催化复合材料,考察了不同HCI摩尔比、光照强度、降解时间、用量对甲醛的降解性能的影响。结果表明:随着制备MnO₂改性杉木材料时的HCI摩尔比的增加,其对甲醛的降解率先增加后降低;而随着降解时间的增加其甲醛降解率逐渐趋于平缓。MnO₂改性杉木材料在室温阳面自然光照射下对甲醛的催化降解72 h达到92.42%;而甲醛降解率随着白炽灯功率增加却呈下降的趋势。当用0.9 g的MnO₂改性杉木材料在白炽灯15 W的照射下,HCI浓度为2 mol·L^-1时,降解时间3 h,甲醛催化降解率达到98.37%。     

磺胺类药物光催化降解活性与分子电子结构相关性研究

以碳纳米管-二氧化钛为光催化剂,在可见光和紫外光照射条件下,研究磺胺、磺胺甲恶唑、磺胺噻唑及磺胺二甲嘧啶4种磺胺类药物在纯溶液和混合溶液中的光催化降解行为。采用量子化学理论中杂化密度泛函理论(DFT/B3LYP)对磺胺类分子构建几何模型,计算4种磺胺类药物的分子电子结构,研究它们光催化降解活性与分子电子结构的相关性。研究结果表明:4种磺胺类药物的可见光降解速率快慢为:磺胺>磺胺噻唑>磺胺甲恶唑>磺胺二甲嘧啶;纯溶液中磺胺类药物的光催化降解活性与分子电子结构存在密切的相关性,正辛醇-水分配系数越小、偶极矩越大、EHOMO越大、HOMO-LUMO能隙越小,降解速率越快;混合溶液中磺胺类药物的光催化降解速率不仅与其分子电子结构有关,也与其在光催化剂表面的吸附有关。     

高氨氮降解菌株DA-1的分离鉴定及降解性能研究

一株高效的氨氮降解菌株DA-1从沼液中分离,16S rDNA序列分析将其鉴定为Arthrobacter arilaitensis。实验研究了不同碳源、C/N比及氨氮浓度对菌株DA-1氨氮降解性能的影响。结果表明:多种有机碳源条件下,当C/N比为10、菌液接种量为1%(v/v)时,在2 d内,菌株DA-1的氨氮降解率达到了80%以上(100 mg/L),随着氨氮浓度的上升降解率随之下降,当氨氮浓度高达1000 mg/L,降解率下降至26.3%。实验还考察了菌株DA-1对沼液样品的氨氮降解能力,通过添加乙醇调节沼液的C/N比,处理5 d后,沼液样品的氨氮浓度下降了70%以上。     

树脂负载Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)非均相光Fenton体系降解罗丹明B模拟废水研究

采用浸渍法制备负载有Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)的阳离子交换树脂(R)催化剂,在H_2O_2和节能灯照射条件下降解罗丹明B(Rh B)模拟印染废水。在H_2O_2浓度为20 mmol/L、曝气、30℃和光照条件下,0.05 g/L Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂在29 h内将20 mg/L的Rh B溶液降解完全,30 h后COD去除率为73.7%,且Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂具有最大的反应速率。Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂的稳定试验和重复试验表明,该催化剂在78 h光催化反应后,溶液中含有的Fe(Ⅲ)和Cu(Ⅱ)浓度分别为0.5和0.2 mg/L,且在连续使用6次后仍具有较高的催化效率。Fe(Ⅲ)/Cu(Ⅱ)/R催化剂对Rh B的较高催化性能主要归因于铁、铜离子间的协同作用及光照的共同作用。     

黑土中阿特拉津降解细菌Z_9的分离鉴定及降解特性

研究利用富集培养的方法,从黑龙江省长期施用阿特拉津的玉米田(0～10cm)耕层土壤中筛选到以阿特拉津为唯一碳氮源的菌株Z9,其对阿特拉津14d的降解率可达77.7%。通过形态照片观察和生理生化特征测定,初步鉴定Z9菌为微杆菌属(Microbacterium sp).。结果表明,在100mg·L-1阿特拉津中对Z9的生长降解特性研究,接种量为3%,pH为7时生长和降解效果最好。摇床转速越大,菌株生长越好。摇床速度在120r·min-1,降解率最大。在最佳降解条件下,Z9对初始浓度为10、20、40、70、100mg·L-1的阿特拉津溶液的降解均符合一级降解动力学方程。降解半衰期分别为3.56、4.11、5.97、6.36、6.48d。