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.     

静电纺丝技术制备镨掺杂的二氧化钛纤维及其光催化性能的研究

为了提高TiO_2对水体中有机染料污染物的光催化降解效率(PCD),需要开发新颖的制备技术以获得光催化性能优异的TiO_2材料。本文利用静电纺丝法技术制备了硝酸镨(Pr(NO_3)_3)掺杂的钛酸正丁酯(TBT)-聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合纤维,通过调节Pr(NO_3)_3的加入量,以及500℃煅烧获得了不同摩尔比的Pr掺杂TiO_2(Pr/TiO_2)纤维。利用场发射扫描电镜(FESEM)、热重分析仪(TG-DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备的纤维进行了表征。以水溶液中的亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了不同摩尔比Pr/TiO_2纤维的光催化性能。实验结果表明:Pr掺杂能够有效提高TiO_2纤维的光催化性能,但是掺杂存在着最佳比例;本实验中的Pr/TiO_2纤维最佳摩尔比为0.1%。MB在80 min时的PCD达到了97.0%。PCD动力学结果表明,反应符合一级反应动力学方程。重复利用实验显示Pr/TiO_2纤维具有重复使用性能好的优点。     

活性炭负载的TiO_2对蔬菜中残留乐果的光催化降解作用

探讨了活性炭(AC)负载的TiO_2对蔬菜中残留的农药乐果的光催化降解作用。采用Sol-Gel法在酸性条件下制备TiO_2和AC负载的TiO_2(TiO_2/AC),并用钼酸铵分光光度法测定光催化降解前后乐果溶液的浓度。结果表明,室温下TiO_2降解乐果的最适时间为4 h,最适TiO_2质量浓度为1 000 mg/L,最适降解pH为11。AC负载的TiO_2复合物显著提高了TiO_2对乐果的降解率;在复合物中,每30 mL TiO_2溶胶中AC的最佳加入量为1 g;负载型复合物的降解作用对蔬菜的营养成分影响不大。由此得出结论:负载型AC/TiO_2复合物能更有效地降低乐果的残留。     

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。     

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。     

含氮钛硅分子筛催化丙烯环氧化研究

以四丙基溴化铵为模板剂,硅溶胶为硅源,分别采用水热静态和动态合成法,制备出钛硅分子筛(TS-1)。采用高温氮化的方法,处理TS-1原粉,合成出含氮钛硅分子筛(N-TS-1),并对其进行了甲醇回流的预处理。通过X-射线粉末衍射和紫外可见漫反射光谱对样品进行了表征。优化了N-TS-1在丙烯环氧化反应中的反应条件,并在较优化的反应条件下,研究了动态合成参数对N-TS-1环氧化性能的影响,得出较优化的动态合成条件为晶化时间3d,晶种加入量2.5%(质量分数),Ti/Si摩尔比0.02。在较优化的合成条件下,将TS-1的合成逐步放大到2L和5L的高压釜,并考察了N-TS-1的丙烯环氧化性能。结果表明,N-TS-1在丙烯环氧化的反应中仍然保持着较高的催化稳定性和选择性,H2O2转化率可达95%以上,H2O2选择性和环氧丙烷选择性在80%以上。     

负载型TiO_2光催化降解垃圾渗滤液的动力学研究

[目的]探讨玻璃负载TiO2光催化降解垃圾渗滤液的影响因素及反应动力学。[方法]选取一定浓度的垃圾渗滤液(pH值为8左右,COD值为300~600 mg/L)600 ml,将催化剂-纳米TiO2/玻璃筒膜插入溶液中,通入空气,将400 W的高压汞灯插入筒内进行照射。研究反应时间、进水浓度、pH值、光源强度等因素对垃圾渗滤液CODCr和色度去除率的影响。[结果]光强越大、光照时间越长,催化效果越好;溶液的初始浓度越大,降解率越低;反应液在偏酸、偏碱的条件下有利于光催化氧化反应进行。动力学研究表明,垃圾渗滤液光催化降解反应符合一级动力学规律。反应速率方程为:Ct=C0e-0.023 8 tmg/L(初始CODCr为472.7 mg/L)。[结论]以负载型TiO2膜作光催化剂降解垃圾渗滤液是可行的。     

高岭土超细分子筛复合光催化剂降解亚甲基蓝的研究

先以高岭土为主要原料制备了超细分子筛,接着负载过渡金属,最终制成高岭土超细分子筛复合光催化剂.用这种复合光催化剂光催化氧化降解亚甲基蓝模拟纺织染整工业废水,并进行六因素五水平的正交试验.结果表明,在模拟废水中最佳条件为:过氧化氢2 000 mg/L,超细分子筛复合光催化剂为500 mg/L,亚甲基蓝初始浓度为80 mg/L,光源为20 W紫外线消毒灯,pH10.00,反应240 min,亚甲基蓝的色度由3 200降到20以下,去除率达99.46%.     

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。      

基于杉木模板的Zn2+掺杂TiO2的光催化性能研究

  目的  针对木材加工行业带来的加工剩余物浪费问题,本研究以杉木为模板,通过浸渍–煅烧的方法,制备具有木材分级多孔结构的Zn2+掺杂TiO₂复合光催化剂,利用木材加工剩余物的高值化利用的方式提高光催化材料的性能。  方法  以亚甲基蓝溶液为降解对象,探讨了不同的Zn2+掺杂对木材模板TiO₂的光催化活性的影响,并结合XRD、SEM、XPS、BET、TEM和UV-vis等表征分析探讨模板二氧化钛的光催化降解机制。  结果  以杉木为模板的Zn-TiO₂具有良好的孔隙结构,其晶型为锐钛矿型和少量的金红石型的混晶结构,平均晶粒尺寸为22.0 nm。掺杂的Zn2+取代了Ti4+的晶格的位置,使TiO₂吸收波长在可见光区发生红移。在紫外光照射条件下,杉木模板1.0%Zn-TiO₂对亚甲基蓝的降解效率最高,达到了99.31%,相比无模板TiO₂提升了27%,同时其禁带宽度相比于无模板TiO₂从3.08 eV减小至2.41 eV。在循环降解亚甲基蓝的实验中,5次降解效率均达到90%以上。  结论  采用木材模板法制备的Zn-TiO₂光催化降解有机污染物性能优异,具有良好的稳定性。木材独特的孔隙结构有利于光的吸收和传质,较高的比表面积为光催化提供了更多的活性位点。Zn2+与被替代的Ti4+由于半径和价态差异使晶格内产生晶格缺陷,抑制了光生电子–空穴的复合,增加了载流子的运输,从而提高光催化性能。将木材剩余物的加工与多孔无机材料领域相结合,对木材加工剩余物的功能化转变具有潜在的应用前景。      

二氧化钛/竹炭复合材料的吸附-光催化降解苯酚的动力学研究

以竹炭作为纳米二氧化钛（TiO₂）粒子的载体物质,制备了二氧化钛/竹炭复合材料,并以苯酚为模型物质,对其光催化性能进行了研究。研究表明,此复合材料对苯酚具有较强的吸附性能,其中吸附平衡常数K_a为0.007 7 L·mg^－1,K_a与苯酶吸咐平衡质量浓度ρ_e的乘积为0.25 ～ 1.35,二氧化钛/竹炭复合体的吸附作用不能忽略。根据L-H（Langmuir-Hinshelwood）方程积分所得分数级动力学方程较一级动力学方程能更好地描述其光催化降解规律,相应的光催化降解动力学方程为ln ρ － 0.007 7ρ = 6.58 － 0.002 39t（ρ为苯酚质量浓度,t为光照时间）。图6参14     

Fe^3＋掺杂纳米TiO2的表征及其光催化性能的研究

[目的]提高TiO2的可见光响应和光催化活性。[方法]采用溶胶凝胶法制备掺铁纳米TiO2粉体,进而研究掺铁TiO2的光催化活性。[结果]450℃煅烧后掺铁TiO2出现了很明显的TiO2特征衍射峰,且峰形尖锐,结晶良好,均没有出现铁的掺杂新相。随着掺铁量的提高,TiO2的粒径逐渐减小,当掺杂量为0.4%时,TiO2的粒径最小,减少至纯TiO2的45%。掺铁抑制了锐钛矿向金红石矿的转变。随着焙烧温度的升高,TiO2的粒径逐渐增大。用溶胶-凝胶法制备的TiO2均为纳米级,基本成球形颗粒。纯TiO2粒子分布不是很均匀,团聚现象明显;掺铁TiO2颗粒分布均匀,没有明显的团聚现象。掺铁使TiO2在紫外灯和太阳光下的降解性能都有着不同程度的提高。[结论]溶胶-凝胶法制备的掺铁纳米TiO2细化了晶体晶粒,抑制了锐钛矿向金红石矿的转变。     

TiO2光催化氧化机动车排放污染物的影响因素

研究了NO2的自光解、光强、污染物起始质量浓度和反应环境温、湿度等因素对TiO2的光催化氧化效果,结果表明,NO2的自光解伴随着TiO2光催化氧化而同时发生,其转化率明显小于TiO2光催化氧化率。在同等条件下TiO2光催化氧化率随光强的增强而增加,随污染物起始质量浓度的增大而减小。环境温、湿度对TiO2光催化氧化影响较为复杂,在一定条件下,温度具有最佳使用范围,而湿度环境既可促进TiO2光催化氧化率,同时也可抑制其转化率。     

GA_3对葡萄果实成熟期叶片光合及荧光特性的影响

以3 a生全球红葡萄(Vitis vinifera L. cv. Red Globe)为试材,用不同质量浓度的GA3在花前花后两次处理葡萄果穗后,研究其对葡萄果实成熟期叶片光合色素含量、光合及荧光特性的影响。结果表明,①GA3处理增加了葡萄叶片光合色素(PPC)的含量,20 mg.L-1GA3处理效果最显著,Chla、Chlb和Car含量分别较对照增加了13.2%、23.3%和38.6%(P0.05),但由于Chla增加幅度小于Chlb,所以Chla/b降低;②GA3处理后叶片净光合速率(Pn)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、胞间CO2摩尔分数(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)都有不同程度的增加,但在一天当中发生改变的时间不同;③经不同质量浓度GA3处理,叶片初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、光化学猝灭系数(qP)和PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)升高,暗适应下最大光化学效率(Fv/Fm)增大,但不明显。     

氧化钛/活性炭纳米光催化剂氧化苯酚的研究

以活性炭(AC)为载体,利用溶胶-凝胶工艺制备氧化钛(TiO2)溶胶,通过浸渍法制备负载型 TiO2／AC纳米光催化剂以及掺杂Fe3+和Cu2+的M-TiO2／AC纳米复合光催化剂。以紫外灯做光源,用制得的 TiO2／AC纳米光催化剂对苯酚溶液进行光催化氧化降解试验,并研究了掺杂Fe3+和Cu2+的M-TiO2／AC纳米复合光催化剂对苯酚的催化活性。结果表明,在紫外光条件下,TiO2／AC纳米光催化剂对苯酚的降解率达99％,较日光条件下高;掺杂Fe3+能提高M-TiO2／AC纳米复合光催化剂对苯酚的催化活性。     

H3PO40W12/TiO2/漂珠复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

[目的]研究H3PO40W12/TiO2/漂珠复合光催化剂的制备及其光催化性能。[方法]采用溶胶-凝胶法、浸渍法制备H3PO40W12/TiO2/漂珠复合光催化剂,并用扫描电镜、X射线衍射仪、固体紫外光谱仪对其表征。以孔雀石绿为模拟污染物进行光催化降解试验。[结果]制备的H3PO40W12/TiO2/漂珠复合光催化剂具有较高的催化活性,其在80 min内对孔雀石绿的降解率达到90%。H3PO40W12的负载量越大,复合光催化剂的降解活性越高。此外,该复合光催化剂的再生性良好,可多次重复使用。[结论]该研究对水污染的吸附降解具有重大的价值。     

体系pH值和载气对TiO_2光催化还原Cu(Ⅱ)离子的影响

在纳米二氧化钛（TiO2）悬浮体系中,以300 W中压紫外汞灯为照射光源,研究了反应体系pH值和载气对光催化还原Cu（Ⅱ）的影响。结果表明,纳米TiO2在300 W紫外汞灯的照射下能有效光催化去除Cu（Ⅱ）,纳米TiO2对Cu（Ⅱ）离子的吸附作用和光催化还原同时起作用,试验环境下,体系最佳pH值为5.00;往体系充氮气后Cu（Ⅱ）离子的光催化去除率达到98%,充空气则达到72%,比不充气分别提高了34%和8%。     

纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津降解的研究

采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解溶液中2,4-D和阿特拉津,考察了不同2,4-D和阿特拉津初始浓度、微生物接种量、纳米Fe3O4投加量、溶液pH值等对降解效果的影响。结果表明,纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4和微生物单一体系;2,4-D和阿特拉津初始浓度在0～10mg·L-1、微生物接种量在0～12mg·L-1、纳米Fe3O4的投加量在0～200mg·L-1范围内,2,4-D和阿特拉津的降解率随其初始浓度、微生物接种量和纳米Fe3O4投加量的增大而增加。溶液pH3.0左右、2,4-D和阿特拉津初始浓度10mg·L-1、微生物接种量12mg·L-1、纳米Fe3O4投加量200mg·L-1,是反应的最佳条件,此实验条件下反应7d,2,4-D和阿特拉津的残留率分别降低至35.7%和54.0%。     

光催化活性纳米TiO2的固定与催化降解甲基橙研究

纳米TiO2具有很好的光催化活性,对比研究了玻璃纤维、多孔硅胶、S iO2、分子筛等作为载体材料对纳米TiO2的固定,比较了各种材料对纳米TiO2的负载量及负载条件,相对来说,玻璃纤维的负载量最大。以甲基橙为模拟物,测定了各种固定化纳米TiO2的光催化性能,负载量最大的玻璃纤维表现出最好的催化活性。