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。     

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...     

双配体Zn-MOF/g-C3N4复合材料的制备及光催化性能

为了进一步拓展MOF-5在光催化降解污染物方面的应用，本研究以MOF-5为原料，采用水解再生法使MOF-5水解并再生为一种新型、水稳定性好的双配体Zn-MOF(D-MOF)，同时将其与g-C₃N₄耦合，制备出性能优异的光催化材料D-MOF/g-C₃N₄(DMG)。通过X-射线粉末衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射、N2吸附-脱附等手段对复合材料DMG进行表征；采用光催化降解亚甲基蓝(MB)来研究复合材料的光催化活性，同时优化复合材料的最佳配比。结果表明：复合材料DMG有优异的光催化性能，经300 W氙灯照射60 min后对MB的降解率可达到92.79%，其降解速率分别是纯D-MOF和g-C₃N₄的1.62倍和6.49倍，同时对复合材料DMG进行光催化机理试验并提出其光催化降解MB的可能机理。本研究为水稳定性较差的金属-有机框架材料的优化提供了一种新的思路。     

磁性负载型光催化材料TiO2/Fe3O4的制备、改性及表征

采用溶胶-凝胶法制备核-壳式结构的TiO2/Fe3O4负载型光催化剂,并对其进行中间层改性,制备出TiO2/SiO2/Fe3O4光催化材料.研究了pH等制备条件对TiO2/Fe3O4材料光催化性能的影响,并对比了改性前后降解甲基橙的光催化性能,通过X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、振动样品磁强计(VSM)和透射电子显微镜(TEM)对改性前后颗粒的磁性能、晶相和形貌进行了表征.研究表明:磁性负载光催化剂TiO2/Fe3O4和TiO2/SiO2/Fe3O4均为超顺磁性,且光催化性能较高,在1 h内甲基橙脱色率达90%以上,其降解反应均属于一级动力学反应;SiO2中间层的引入可显著提高材料的饱和磁化强度、光催化速率和循环使用的光催化活性.     

纳米TiO_2/PbWO_4可见光催化降解糖蜜酒精废水研究

采用表面活性剂辅助分散沉淀法制备了不同TiO2含量的纳米TiO2/PbWO4复合氧化物可见光催化剂系列,在400 W汞灯模拟光源条件下,对糖蜜酒精废水的光催化降解性能进行了研究,并考察了TiO2质量分数、催化剂用量、空气流量及废水pH值对废水光降解脱色率的影响.结果显示,当TiO2含量为质量分数8%时,担载二氧化钛的钨酸铅(TiO2/PbWO4)催化剂光催化降解活性达到最佳,在TiO2/PbWO4用量为2 g/L、鼓泡空气流量为120 mL/min及废水pH值为1.7的条件下,光催化降解120 min时,     

单原子层氮化碳在可见光下对灿烂弧菌的灭菌效果研究

为了在可见光下实现对海水中灿烂弧菌Vibrio splendidus的光催化灭菌,通过煅烧和超声剥离相结合的方法制备了一种新型的非金属单原子层氮化碳(SL g-C3N4)光催化剂,在可见光下对海水中灿烂弧菌进行了光催化灭菌研究。结果表明:制备的SL g-C3N4厚度约为0.5 nm,其吸收边带位于420 nm左右;当SL g-C3N4用量为20 mg/L,海水中灿烂弧菌的初始浓度为1×107cfu/m L时,经过90 min可见光照射,与对照组相比海水中灿烂弧菌的数量降低了约2.3个lg单位。研究表明,SL g-C3N4在可见光下能够实现光催化杀灭海水中的灿烂弧菌。     

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。     

木质基g-C3N4/TiO2复合涂层的制备及光催化性能表征

为改善木材易污染,易霉变的缺点,采用真空浸渍和液相沉淀法,将g-C₃N₄/TiO₂复合涂层负载于木材表面,对木材进行功能化改良,赋予木材光催化自清洁功能。使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、傅里叶红外光谱表征样品的表观形貌、相结构等。以罗丹明B为目标污染物,利用UV-VIS分光光度计测量降解效率,检测负载g-C₃N₄/TiO₂复合涂层的木质基材光催化性能。结果表明: g-C₃N₄/TiO₂复合涂层成功负载于木材表面,g-C₃N₄与TiO₂相互掺杂有效地提高了两者的光催化活性,负载g-C₃N₄/TiO₂复合涂层的木质基材具有一定的光催化功能。      

纳米Fe0/Fe3O4复合体系对溶液中PCB77的降解研究

研究了纳米Fe0与纳米Fe3O4单一与复合体系对溶液中PCB77的降解动力学,以及影响降解效率的不同因素.结果表明,投加纳米Fe0对PCB77有显著的降解效果,反应240 min后PCB77残留率为8.94％;投加纳米Fe0同时配以不同比例的纳米Fe3O4能明显影响PCB77的降解速率,纳米Fe0/Fe3O4投加比例为1∶0.1、1∶0.2和1∶1时,PCB77的残留率分别为6.46％、10.23％和38.20％.溶液pH对纳米Fe0/Fe3O4复合体系降解PCB77具有较大的影响,当溶液pH为6.8时,纳米Fe0/Fe3O4复合体系降解PCB77的效果最好.纳米Fe0Fe3O4复合体系对PCB77的降解是一个还原脱氯的过程,随着PCB77残留率的减小,氯离子浓度不断增大,同时反应体系中氧化还原电位不断降低.研究结果将为环境中残留PCBs提供一种高效去除方法,并为PCBs污染水体和土壤的修复提供理论依据.     

Bi_2Fe_4O_9/TiO_2复合光催化剂的制备及光催化性能

[目的]制备复合光催化剂Bi2Fe4O9/TiO2并研究其光催化性能。[方法]采用高能球磨法制备复合光催化剂Bi2Fe4O9/TiO2,通过XRD、SEM和UV-Vis对其进行了表征,并探讨Bi2Fe4O9掺杂量及球磨时间对其光催化活性的影响。[结果]当Bi2Fe4O9掺杂量为5.0%,球磨时间为12 h时,复合光催化剂对亚甲基蓝的光催化降解率达到56%。[结论]复合光催化剂光活性的提高可能是由于催化剂中复合半导体结构的光生电子-空穴对的有效分离造成的。     

TiO2-ZnO光催化性能及其降解苯酚废水动力学研究

以紫外光为光源,低浓度苯酚溶液模拟工业废水为处理对象,研究了自制TiO2-ZnO复合材料的光催化活性,考察了苯酚溶液初始浓度、催化剂投放量等对光催化降解的影响,并初步探讨了其反应动力学。结果表明,TiO2-ZnO复合催化剂对苯酚光催化降解反应符合一级动力学方程,光催化效果随苯酚初始浓度增加而降低,催化剂最佳投放量为2 g/L,TiO2-ZnO复合催化剂光催化活性高于纯TiO2、ZnO的光催化活性,是一种降解效果优异的光催化材料。     

Ag沉积TiO_2光催化降解腐植酸研究

[目的]为饮用水中腐植酸的去除提供新思路。[方法]采用光还原法对纳米TiO2进行Ag沉积,研究改性TiO2/UV体系对腐殖酸的光降解效率,并探讨TiO2用量及腐植酸初始浓度对光降解效率的影响。[结果]适量Ag沉积可提高TiO2的光催化活性,Ag沉积量为0.8wt%时TiO2的光催化活性最大;焙烧温度为400℃时TiO2的光催化活性最强;增加TiO2用量可提高腐植酸的光降解反应速率;在试验浓度范围内,随着腐植酸初始浓度的增大,其光降解效率降低,光降解过程符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型,反应速率常数k和Langmuir吸附常数K分别为0.173 5 mg/（L.min）和0.421 5 L/mg。[结论]适量的Ag沉积可提高TiO2光催化降解腐植酸的活性。     

BiOI/BiOBr异质结催化剂的制备及光催化降解罗丹明B

采用水热法合成异质结复合光催化材料BiOI/BiOBr,探究其对罗丹明B的降解能力,并与纯的BiOBr以及BiOI的降解情况进行比较。通过X射线衍射XRD、场发射扫描电子显微镜FESEM、紫外-可见漫反射光谱DRS以及稳态、瞬态荧光光谱PL等表征方法对合成的异质结复合光催化剂BiOI/BiOBr样品进行了结构、形貌、光学性质的表征。采用分光光度法分析罗丹明B的降解率,结果显示,BiOI/BiOBr异质结光催化材料对100 mg/L的罗丹明B有很好的降解能力,在40 min内对罗丹明B的降解率为100%,明显高于纯的BiOBr（80%）和BiOI（72%）;其一级动力学速率常数为0.102 8 min-1,分别为BiOBr（0.040 3 min-1）和BiOI（0.034 4 min-1）的2.6倍和3倍。这种异质结光催化剂不仅可以有效促进光生电荷分离而且可以保持复合材料的强氧化还原能力,这可能是BiOI/BiOBr异质结高效降解罗丹明B的内在原因。     

Bi_2O_3-TiO_2的制备及其光催化性能研究

该文以四氯化钛和硝酸铋为原料,通过共沉淀法制备Bi_2O_3-TiO_2复合氧化物,以罗丹明B模拟有机污染物,在太阳光照射研究Bi_2O_3-TiO_2复合氧化物催化剂的光降解性能。考察了不同的沉淀剂、Ti∶Bi的配比及焙烧温度等制备条件对光催化性能的影响。结果表明,Bi_2O_3-TiO_2复合氧化物催化剂的光降解率明显高于单一氧化物Bi_2O_3、TiO_2的光降解率;以Na OH为沉淀剂、Ti∶Bi的配比为1∶10、焙烧温度500℃时制得的Bi_2O_3-TiO_2复合氧化物催化剂具有很好的光催化降解效果。     

Fe3 O4／TiO2复合物的制备

[目的]以钛铁矿为原料,制备包覆性Fe_3O_4/TiO_2磁性光催化剂。[方法]研究不同温度、反应时间、钛铁矿颗粒大小、是否冷凝回流等条件下钛铁矿的溶解情况以及TiO_2、Fe_3O_4/TiO_2的产率和催化效果,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对催化剂产物进行表征,且验证催化剂的磁性能。[结果]该方法可以制备出磁性良好、包覆效果好、较纯净的Fe_3O_4/TiO_2包覆性光催化材料。[结论]制备出的Fe_3O_4/TiO_2复合物保持了Fe_3O_4的磁性,是一种性能优良的包覆性光催化材料。     

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。     

金属铜离子(Ⅱ)与活性蓝染料共存体系中光催化氧化还原的特性

在TiO2光催化悬浮体系中,以活性蓝4为模型污染物,主要考察气态氛、Cu2 浓度对活性蓝4光催化降解脱色效果的影响以及Cu2 对活性蓝4光催化分解CODcr的影响。结果表明,在反应过程中通入氮气时光催化降解脱色速率降低;增加Cu2 浓度可以明显提高光催化降解脱色速率,但高Cu2 浓度由于短路作用降低降解脱色速率;Cu2 对光催化分解CODcr的降解速率有较大提高,且其降解过程符合一级反应动力学模式。     

Ag-Ag2O@Fe3O4磁性材料的制备及光催化性能研究

为解决光催化剂回收和重复利用的问题,以Fe_3O_4为载体,分别采用沉淀法和光还原法制备了Ag-Ag_2O@Fe_3O_4磁性光催化剂。在制备过程中添加乳化剂聚乙二醇(PEG-4000)以改进Ag_2O@Fe_3O_4纳米颗粒的光催化性能,并在相应的材料上负载Ag,进一步提高其光催化活性。通过X射线衍射(XRD)表征,表明成功制备了Ag-Ag_2O@Fe_3O_4复合材料,添加乳化剂能够优化Ag_2O@Fe_3O_4纳米颗粒,AgNO_3和Ag_2O的质量比2∶80的纳米颗粒样品光催化活性最佳。以罗丹明B水溶液为模拟污水,采用LED白光灯作为试验光源,Ag-Ag_2O@Fe_3O_4磁性材料为催化剂,光照100 min,结果表明未加聚乙二醇的2∶80颗粒样品的光降解效率仅为69.51%,而加入聚乙二醇的同比例样品的光催化效率可提升至78.06%。     

过氧化氢降解有机磷农药的研究II.降解动力学及降解液的毒性

研究了H2O2光降解动力学机理及其降解液的毒性. 结果表明,光照对H2O2降解农药有显著影响,农药降解率随反应时间延长而增加. 有机磷农药的H2O2光催化降解符合零级反应动力学,其反应速率常数(k)随农药浓度的增加而增大,半衰期(t0.5)延长. 用生测法测定降解液残留物的毒性发现,H2O2光催化降解农药是降毒降解的. 10 μg/mL甲胺磷、10 μg/mL毒死蜱、100 μg/mL久效磷的H2O2光催化降解初始反应液处理家蚕Bombyx mori 2龄幼虫的24 h死亡率分别为60%、100%、100%,而12 h降解液的死亡率均小于5%. 黄曲条跳甲Phyllotreta striolata生物测定所得结果与家蚕结果一致.     

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。