非贵金属催化电极Ni/C@CF的制备及绿色类Fenton性能

传统芬顿(Fenton)法利用Fe2+催化H_(2)O_(2)产生具有强氧化性的羟基自由基(•OH),可以高效氧化降解水中有机污染物,但其操作pH范围窄(pH≈3)和易产生铁絮凝沉淀的缺点限制了其应用发展.原子氢H*作为一种单电子供体,可以将电子快速转移到H_(2)O_(2)中,生成•OH,适用于广泛的pH值,没有铁污泥产生,是一种新型高效绿色芬顿法.然而,原子H*更易相互结合形成H_(2),极不稳定,因此,探索合适的电催化剂对H*绿色Fenton的应用起着至关重要的作用.本文以炭黑作为载体,通过液相还原法制备了具有催化活性高、性能稳定的Ni/C@碳毡(Ni/C@CF)非贵金属电催化材料,制备的Ni纳米粒子均匀分散在炭黑上.以此电极材料为阴极,构建绿色Fenton催化体系,能够催化H_(2)O和H+生成H*,进而催化H_(2)O_(2)产生•OH,高效降解去除水中抗生素污染物.通过调节制备方法、电压、溶液pH值及外加氧化剂量,确定了该体系下的最佳反应条件.

晶种法制备3D-TNAs@NH2-MIL-125复合电极及其光电催化性能研究

以钛丝网为基底制备三维二氧化钛纳米管阵列电极(3D-TNAs),之后通过晶种滴加法将NH2-MIL-125与三维二氧化钛纳米管阵列复合,制备3D-TNAs@NH2-MIL-125复合电极材料。通过调节晶种时间,研究不同制备时间对复合电极表面形貌、物理化学性质及光电化学性能的影响。结果表明,通过晶种滴加法合成的3D-TNAs@NH2-MIL-125复合电极具有优异的光电化学性能,其中晶种时间为6 h的复合电极综合性能最好,在模拟太阳光及0.7 V外加偏压的条件下,反应时间为150 min时对亚甲基蓝的降解率可达97.8%。

银/稀土元素/碳微球抗菌剂的制备与表征

以水热法合成的碳微球(carbonmicrospheres,CMSs)为载体,通过在硝酸银溶液和稀土硝酸盐溶液中浸渍使银和稀土元素吸附在碳微球上,得到载银碳微球抗菌剂(Ag/CMSs)和载银/稀土元素碳微球复合抗菌剂(Ag/Re/CMSs)。通过扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射分析仪(XRD)、X线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和红外吸收光谱(FTIR)对产物的形貌和结构进行表征;采用抑菌环法,以大肠杆菌、白葡萄球菌和枯草芽孢杆菌为实验菌种对抗菌剂的抗菌性能进行定性分析。研究结果表明:使用水热法制备的碳微球表面光滑,粒径均一,单分散性良好;Ag/CMSs和Ag/Re/CMSs抗菌剂对大肠杆菌、白葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均有很好的抑菌效果,其中负载银和铈的碳微球(Ag/Ce/CMSs)具有最强的抗菌效果。

TiO_(2)-ACF复合电极制备及光电催化性能研究

为有效提高粉末TiO_(2)光电催化活性和分离性,以钛酸异丙酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵为模板,通过水热-提拉浸渍法在活性碳毡(active carbon felt,ACF)上负载TiO_(2)制备复合光电极(TiO_(2)-ACF)。利用SEM、XRD、EDS对材料的形貌、晶型结构及元素分布进行表征。通过改变二氧化钛前驱液比例和水热反应时间优化TiO_(2)-ACF制备条件,改变电压探究最佳光电催化降解条件。结果表明,锐钛矿晶型TiO_(2)颗粒粒径约为12.84 nm,分布均匀无明显团簇,似薄膜状包覆在碳毡表面。在模拟太阳光及0.8 V电压条件下,亚甲基蓝(methylene blue,MB)和邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)去除效果显著,符合一级反应动力学模型,三次再生循环后仍可保持90%的降解效率。

以花粉为模板合成稀土掺杂TiO2的性能研究

以5种不同形貌的天然植物花粉(荷花、茶花、油菜花、五味子、松花)为生物模板,表面活性剂为共模板,利用溶胶凝胶法合成TiO2多孔空心球。使用SEM,XRD,UV-Vis DRS等仪器对制得的TiO2空心球进行表征。结果表明:实验成功制备出具有花粉形貌的锐钛矿型TiO2空心球,其具有较大的比表面积及较小的孔结构。其中以荷花花粉为模板的空心球形貌较为规整,比表面积约94.90m^2·g^-1,平均孔径约8.72 nm。对其进行多种稀土元素单掺杂及组合掺杂提高光催化性能,实验表明Gd-La共掺杂后光催化效率明显提升,在150 min反应时间内对甲基橙的降解率达到97.44%。