改性TiO_(2)在光电协同下处理偶氮染料废水的研究进展

偶氮染料(AZO)是一类难被生物降解的水溶性高分子有机物,近些年来,由于良好的染色性能被广泛应用于印染等相关行业,但AZO废水一旦排入自然水体将会造成重大的环境污染问题。本文主要介绍了不同类型的改性TiO_(2)对AOZ废水的处理效果并分析了作用原理,对比分析了单一TiO_(2)与改性TiO_(2)的优缺点,积极探索改性TiO_(2)催化剂的催化机理,解析金属和非金属掺杂在其中的具体作用,为今后更加精准地控制掺杂金属或者非金属比例、提高催化剂效率提供科学依据和技术支持。

复合改性纳米TiO_(2)催化降解五氯苯酚的试验研究

为了探究纳米C-Co/TiO_(2)催化剂降解五氯苯酚的动力学特性,采用溶胶-凝胶法,制备了C、Co双元素掺杂复合改性的纳米C-Co/TiO_(2)催化剂。利用XRD、SEM-EDS、UV-vis进行表征分析,结果表明:掺杂C、Co元素后,纳米C-Co/TiO_(2)晶型未发生改变,特征峰强度增强,晶体结晶性好,粒径约为12.08 nm;催化剂表面呈现球状堆积形貌,比表面积大,有利于反应物吸附脱附;与纯TiO_(2)相比,催化剂带隙能降低,对可见光的响应性增强。结合降解过程中产物的紫外吸收光谱,探究五氯苯酚的催化降解机理。根据试验检测结果,分析拟合初始浓度与降解速率的线性关系,得到光催化降解五氯苯酚的L-H模型动力学方程:r0=0.38491 0.0951C_(0)/1+0.0951C_(0)。

铋改性TiO_(2)光催化剂的制备及其光催化性能

光催化剂是污水处理领域必不可少的光催化原料,为获得较高的降解效果,研究制备了铋改性TiO_(2)光催化剂(Bi-TiO_(2)光催化剂)并分析其光催化性能。分别制备铋基材料与TiO_(2)溶液,混合上述2种物质获得铋改性TiO_(2)光催化剂。以甲基橙作为试验模型溶液,测试铋基材料与TiO_(2)比例不同时该光催化剂的催化性能,以及不同温度条件、光照条件和光催化时长时的光催化性能变化情况,以验证甲基橙溶液浓度、pH值对于光催化效果的影响。实验结果显示,铋基材料与TiO_(2)的质量比为1∶1时,该光催化剂的降解效果与脱色效果最佳,具有良好光催化效果。Bi-TiO_(2)光催化剂展现出不同程度的甲基橙降解能力,其降解值随着铋基材料与TiO_(2)比例的变化呈现先增大后减小的趋势。温度为45℃,光照条件为15 h时,该催化剂光催化性能最佳,温度达到120℃以上时,光催化剂的光催化效果趋于稳定。甲基橙质量浓度为20 mg/L、pH值为4时,光催化性能更加理想。甲基橙质量浓度对Bi-TiO_(2)光催化剂的光催化性能影响较小,无论甲基橙溶液的质量浓度如何变化,光催化剂均能展现出较强的光催化效果,并且在甲基橙质量浓度为20 mg/L时表现出最佳脱色效果。pH值为4时,光催化剂展现出最高的甲基橙脱色率。由此可知,通过引入铋元素可以显著提高TiO_(2)的光催化性能和可见光响应能力。

TiO_(2)/有机硅溶胶改性含氟苯丙乳液的制备及性能表征

为改善含氟苯丙乳液的疏水性、热稳定性及力学性能,以钛酸丁酯(TBT)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为原料,通过溶胶-凝胶法制备出TiO_(2)/有机硅溶胶(TS),并将其与丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(ST)、甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)及其他丙烯酸类功能单体作为主要原料,通过半连续加料法及种子乳液聚合,制备出一种TiO_(2)/有机硅溶胶改性的含氟苯丙乳液(TS-BHSAG)。探讨了不同TS含量对乳液转化率的影响,利用FTIR、纳米粒度仪、稳定性分析仪、XPS、XRD、SEM、AFM、TGA表征研究了乳液及乳胶膜的结构组成及应用性能。结果表明,当TS含量逐渐增加时,乳液转化率及稳定性呈持续下降趋势;随着TS含量增加,乳液平均粒径从55.58 nm增至106.16 nm;FTIR及XPS结果显示,TS-BHSAG乳胶膜中形成了Si-O-Si、Si-O-Ti、CF2键,证实TS被初步合成,且其与G04一起被引入聚合物中;XRD结果表明,TS是以无定形相分散于丙烯酸树脂基体中;通过SEM与AFM观察到,TS纳米粒子在乳胶膜表面构成峰状粗糙结构,增强了乳液的疏水性能;TGA结果表明,在热失重为10%及50%时,TS-BHSAG的热分解温度分别为380.59℃、415.39℃,在600℃时,乳胶膜的残余质量分数从4.78%增加到8.56%;当TS添加量为3%时,TS-BHSAG乳胶膜的接触角为121°,附着力为1级,耐冲击性能为50 cm,硬度为2H,吸水率为6.1%。

TiO_(2)粒径对TiO_(2)/聚脲超疏水涂层机械稳定性和防覆冰性能的影响研究

目的研究改性TiO_(2)粒径对TiO_(2)/聚脲超疏水涂层机械稳定性和防覆冰性能的影响,解决低温环境下风机叶片结冰问题。方法采用有机无机粒子共混,以改性纳米TiO_(2)和聚天门冬氨酸酯聚脲(PAE聚脲)为材料,利用一步法构建TiO_(2)/PAE聚脲超疏水涂层。开展耐酸碱性、耐磨性、静态防覆冰、动态防覆冰、覆冰黏结强度等实验研究,并应用在真实风电场。结果超疏水涂层的机械稳定性、防覆冰性能随着粒径增大而逐渐变差。当TiO_(2)粉末粒径为100 nm时,接触角为(162.4±2.1)°,滚动角为(3.8±0.7)°;经过250次磨损,接触角为(158.8±0.31)°,滚动角为(7.3±0.1)°;经过14 d的酸碱耐候性实验,超疏水涂层仍具有超疏水性,酸性和碱性溶液皆会导致涂层受损,碱性溶液对涂层腐蚀作用更强;机械稳定性较强、防覆冰性能较优。涂有超疏水涂层的风机在冻雨天平均比空白风机平均多运行255 min,对一台2 MW机组来讲,相当于多产生8500 kW·h的电能。结论制备的超疏水涂层具备优良的机械稳定性与防覆冰性能,推动了超疏水涂层在风机叶片被动防覆冰领域的应用。

改性TiO_(2)光催化环保涂料的研究进展

TiO_(2)光催化涂料是一种环境友好型的功能性涂料,它能直接利用太阳光在室温下对挥发性有机物进行氧化分解,达到净化空气的目的。通过离子掺杂、表面光敏化、半导体复合、贵金属沉积对TiO_(2)进行改性,拓宽TiO_(2)材料对可见光的响应范围,抑制光生电子-空穴的复合,探究改性TiO_(2)光催化涂料的发展方向。

纳米TiO_(2)/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液的制备

以γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)为硅烷偶联剂对纳米TiO_(2)表面进行改性,采用改性纳米TiO_(2)、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、甲基丙烯酸十二氟庚酯为聚合单体,通过无皂乳液聚合法制备纳米TiO_(2)/有机氟改性聚丙烯酸酯无皂乳液,并将其应用于亚麻织物整理。采用红外光谱对乳液胶膜进行分析,以XRD和TG对表面改性的TiO_(2)进行分析,并测试复合乳液粒径分布及大小,以及织物抗紫外线性能等。结果表明:TiO_(2)表面经KH-570改性后,具有良好的分散性,降低了TiO_(2)自身的团聚。制备的无皂乳液稳定,粒径分布均匀。经无皂乳液整理的亚麻织物柔软光滑,疏水角达到134.78°;整理织物的抗紫外线性能明显提高,UPF达到63.7。

改性TiO_(2)光催化剂催化降解Cr(Ⅵ)的研究进展

含铬废水的大量排放严重影响生态环境,危害人类健康。光催化技术降解Cr(Ⅵ)具有绿色、无二次污染等优点,应用最为广泛的光催化剂是TiO_(2),但因其禁带宽度较宽、光生电子-空穴复合率较高,导致光催化活性受到限制。TiO_(2)的改性技术是当前环境领域的研究热点。综述了近10年来改性TiO_(2)光催化剂降解Cr(Ⅵ)的研究进展,并对Cr(Ⅵ)的治理工作提出了合理的发展方向。

MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石去除矿井水中Fe^(2+)和Mn^(2+)的试验研究

针对矿井水中Fe^(2+)、Mn^(2+)浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO_(2)和纳米TiO_(2)负载于天然斜发沸石表面制备出MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构.采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石对模拟矿井水水样中Fe^(2+)、Mn^(2+)的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响.结果表明:较天然沸石而言,MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大.当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe^(2+)、Mn^(2+)的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe^(2+)、Mn^(2+)的吸附动力学特征.反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m^(2)·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用.研究显示,本文制备的MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe^(2+)、Mn^(2+)污染提供一种解决办法.

粘贴TiO_(2)接枝改性亚麻纤维对胶合木柱轴压性能的影响

以樟子松锯材为基材制作27根正方形普通胶合木柱(柱横截面尺寸100 mm×100 mm、柱长700 mm,倒角半径为5 mm),其中3根为对照柱(未粘贴增强材料);采用101号亚麻纤维坯布制作的TiO_(2)接枝改性亚麻纤维布为增强材料,以螺旋间隔、螺旋连续、环向间隔、环向连续粘贴形式粘贴3层和6层制作增强胶合木柱各3根(24根);应用量程100 mm的位移计测量试件在轴压状态下的整体位移,设置应变片测量试件加载过程中的变形量;在2000 kN微机控制电液伺服万能试验机上进行轴压性能试验,测试并计算破坏形态、极限承载力、延性系数及荷载-位移、荷载-应变曲线,分析不同粘贴层数和粘贴形式的TiO_(2)接枝改性亚麻纤维对胶合木柱轴心受压性能的影响。结果表明:采用改性亚麻纤维增强胶合木柱,可提高其极限承载力与刚度。当粘贴层数相同时,连续粘贴形式对胶合木柱的承载力提高幅度,大于间隔粘贴形式;而环向粘贴形式的增强效果,优于螺旋粘贴形式。在粘贴形式相同时,平均极限承载力随着改性亚麻纤维布粘贴层数的增加而提高。增强柱平均延性系数提高幅度介于10.22%~68.17%之间,其中间隔粘贴组的延性系数随层数的增加而减小,而连续粘贴组的延性系数随粘贴层数的增加而增大。

TiO_(2)改性的CaCO_(3)热化学储热的反应性能

CaCO_(3)/CaO热化学储热体系在清洁能源发电领域具有广阔的应用前景,有助于尽早实现碳达峰、碳中和。本文通过物理混合法制备了掺杂TiO_(2)的CaCO_(3)/CaO复合储热材料,系统研究了TiO_(2)掺杂对CaCO_(3)/CaO循环稳定性和储/放热过程中反应性能的影响。实验结果表明:在掺杂摩尔比为100∶2.5(Ca∶Ti)时,复合材料展现出了最佳的循环稳定性,15次循环后的转换率为对照组的1.65倍。表征结果显示,最佳掺杂比例的CaCO_(3)-TiO_(2)复合储热材料具有更小的粒径和更发达的孔隙,因而在循环过程中具备更好的抗烧结能力。在碳酸化放热过程中,CaCO_(3)-TiO_(2)-2.5在高温区(750℃和800℃)有更高的反应转换率和放热/储热焓值比例,但由于复合材料中CaCO_(3)的含量下降,其储热、放热的焓值有所下降。此外,在等温储热分解过程中,N2气氛下TiO_(2)掺杂可提升反应速率、减少反应时间;CO_(2)气氛下TiO_(2)掺杂可降低起始分解温度,促使反应更早开始与结束。而在非等温储热过程中(10℃/min),CO2气氛下TiO_(2)掺杂可将纯CaCO_(3)的起始分解温度从897.16℃降至870.92℃。综上,TiO_(2)改性对CaCO_(3)/CaO储热技术的实际应用具有深远意义。

TiO_(2)改性膨胀型阻燃涂料的制备与性能研究

在以水性聚氨酯树脂、聚磷酸铵、尿素、环糊精为主要原料,加入不同用量的二氧化钛(TiO_(2))为阻燃协效剂,制备TiO_(2)改性膨胀型阻燃涂料。通过锥形量热仪测试分析其阻燃性能,确定TiO_(2)的最佳用量;通过扫描电子显微镜分析燃烧产物的微观形貌;并测试样品的水接触角,对涂层燃烧产物进行力学性能测试。结果表明:当TiO_(2)的用量为2%时,阻燃涂料的阻燃效果最佳,炭层最为完整致密;加入适量的TiO_(2)不仅可有效增大阻燃涂料的水接触角,而且有利于提高涂料的力学性能。

TiO_(2)改性钒磷氧催化剂催化醋酸甲醛合成丙烯酸研究

采用有机溶剂热法制备了系列TiO_(2)改性的钒磷氧催化剂,利用TEM、XRD、XPS、NH_(3)-TPD及CO_(2)-TPD对催化剂结构及表面物化性质进行了表征,以醋酸甲醛合成丙烯酸为探针反应对催化剂的反应性能进行了评价。结果表明,与未改性的钒磷氧催化剂相比,TiO_(2)的加入显著改变钒磷氧催化剂的(I_(()V^(5+)/V^(4+)))/I_(V)比值,当TiO_(2)的前驱体为金红石相并且Ti/V物质的量比为2.0时,(I_(V^(5+)/V^(4+)))/I_(V)比值达到最高,因此,该催化剂具有最高的丙烯酸收率(18.0%)和丙烯酸生成速率(6.61 mmol/(g·h)),表明对于TiO_(2)改性的钒磷氧催化剂,V^(5+)与V4+的氧化还原循环在催化醋酸甲醛制丙烯酸反应过程中起主要作用。

O_(3)/Fe-TiO_(2)/UV净化室内气体污染物的研究

以硫化氢、氨气、甲醛、甲苯、正戊烷和丙酮作为室内气体污染物,采用臭氧协同光催化技术,选择TiO_(2)为光催化剂并掺杂Fe^(3+)改性,考察TiO_(2)的改性和不同的气体流速、反应物初始浓度、相对湿度以及臭氧浓度对净化效率的影响。结果表明,当反应段气体流速为1 m/s,臭氧添加量为49.08 mg/m^(3),相对湿度小于50%,系统运行30 min时,O_(3)/Fe-TiO_(2)/UV技术对6种气体污染物的平均净化效率为65%。

掺杂改性TiO_(2)光催化剂处理染料废水研究进展

本文概括了染料废水特征及危害,阐述了光催化技术原理,系统总结了元素掺杂TiO_(2)光催化剂研究及其在染料废水处理中的应用,列举了一部分研究结果,展望了TiO_(2)光催化技术处理染料废水的发展方向。

TiO_(2)光催化技术降解印染废水的研究进展

由于TiO_(2)光催化技术具有无毒、稳定性好、材料易得和氧化能力强的特性,在印染废水前处理及深度处理工艺中具有较好的应用前景。文章阐述了TiO_(2)光催化降解有机污染物的机理,对近年来国内外不同TiO_(2)改性方法进行了综述,分析了TiO_(2)光催化技术在处理印染废水时的效果,并对未来TiO_(2)光催化技术在降解印染废水中的应用进行了展望。

Pr-TiO_(2)对煤与生物质掺烧NO_(x)排放的影响

论述了Pr对TiO_(2)的改性及后续在燃烧中脱硝的应用。采用微波辅助溶胶凝胶法制备了不同掺杂比例的Pr-TiO_(2)。与TiO_(2)相比,Pr-TiO_(2)的粒径减小,比表面积增大,锐钛矿型含量增加,催化活性增强。研究了Pr-TiO_(2)对煤与生物质掺烧时脱硝的影响,燃烧实验优化了最佳实验条件为水稻秸秆+乙酸钙(Ca/S=2.3)+Pr-TiO_(2)(2%)。实验结果表明,添加剂对低挥发分、中高硫分的单煤和混煤适应性好,脱硝效率最高可达92.2%。同时,水稻秸秆和Pr-TiO_(2)能降低煤的着火点,促进燃烧,降低煤灰结渣程度。机制分析认为添加剂促进脱硝可分为两部分:一是均相反应,添加剂促进煤中N-5和N-6向N-Q的转化,促进了NH_(3)对NO的还原;混合物热解产生CnHm等还原性气体,与NO_(x)中间产物HCN竞争O_(2),减少NO_(x)生成,同时将NO还原为N_(2);二是异相反应,添加剂的加入,增强了煤焦活性位点,促进煤焦异相还原NO;使煤焦碳结构中无定序和缺陷结构增加,吸附活性增强,NO_(x)脱除率得以提高。

染料敏化太阳能电池TiO_(2)光阳极的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)具有制备工艺简单、成本低廉等特点,是太阳能有效利用的途径之一。本文简单介绍了染料敏化太阳能电池的组成、结构和工作原理,详细介绍了组成染料敏化太阳能电池的TiO_(2)光阳极材料,总结了目前TiO_(2)光阳极的研究成果,分析了TiO_(2)光阳极材料改性对DSSC性能的影响。同时,展望了TiO_(2)光阳极的未来发展方向。

废磷酸铁锂正极粉浸出液中氟的脱除

氟是锂电池正极材料回收过程中主要的有害杂质之一,过量的氟不仅腐蚀设备,还导致产品品质劣化。因此,文中开展了改性TiO_(2)吸附脱除废磷酸铁锂正极粉浸出液中氟的研究,考察了改性TiO_(2)用量、温度等工艺参数对废磷酸铁锂正极粉浸出液中氟脱除效果的影响规律,探究了改性TiO_(2)对浸出液中氟的吸附热力学和动力学。结果表明,吸附剂用量和初始pH值对改性TiO_(2)吸附除氟性能的影响显著。改性TiO_(2)最佳的吸附除氟条件为:吸附剂用量为24 g/L、反应温度为25℃、反应时间为1 h、初始pH值为7.5。在此条件下,氟脱除率可达98.97%,吸附后液中氟浓度仅为4.7 mg/L。改性TiO_(2)对废磷酸铁锂正极粉浸出液中氟的吸附热力学符合Langmuir吸附等温模型,饱和吸附量为128.21 mg/g,吸附动力学模型为拟二级动力学模型。

添加剂对混煤燃烧脱硝性能的影响研究

采用四种不同的生物质按一定的比例掺杂在混煤中,进行脱硝实验测定NO_(x)的排放量,将脱硝效果最好的生物质掺杂改性二氧化钛与混煤混匀后进行脱硝实验,对比掺杂前后的脱硝效果。并找出最佳的生物质量和改性二氧化钛量,对其进行混煤在燃烧前进行微波辅助双氧水和冰乙酸脱硫处理提高脱硝的效率,进行XRF分析和热重分析,结果表明,茶叶作为生物质,混煤比例1∶5,含硫量1.83%并掺杂混煤比例3/10的生物质和煤样重量4%的改性二氧化钛时脱硝效率高达65.8%。掺杂改变了混煤的燃烧特性,生物质的挥发分含量越高,生物质掺杂比例越高,脱硝效率越好,但掺杂比例过高会对燃烧起到一定的抑制作用;改性二氧化硅中的Zr元素提高了催化剂的催化效率;不同比例的混煤掺杂生物质后脱硝效率均在68%以上,具有很好的煤种适应性。