MoS_(2)/F-TiO_(2)异质结的制备及光降解罗丹明B性能研究

构建异质结型光催化剂是提高半导体光催化性能的有效方法之一,同时也是光催化处理有机废水的重要技术策略.采用沉淀胶溶法制备出F-TiO_(2),并与MoS_(2)复合构建兼具吸附-光催化性能的MoS_(2)/FTiO_(2)异质结.采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、X射线光电子能谱仪(XPS)等技术分别对MoS_(2)/FTiO_(2)复合材料进行表征,研究了MoS_(2)/F-TiO_(2)的光催化性能.结果表明,1.0%MoS_(2)/F-TiO_(2)在降解有机污染物罗丹明B(RhB)溶液过程中表现出优异的光催化活性和稳定性.MoS_(2)和F-TiO_(2)形成异质结催化剂有效抑制光生载流子复合,提高光生电子和空穴分离率和寿命,从而产生更多羟基自由基和超氧自由基以提高光催化效率;并且1.0%MoS_(2)/F-TiO_(2)异质结具有较大的比表面积,可增加催化反应的活性位点和有机物在材料表面的吸附,使其35 min后降解率高达95.73%,显著高于纯TiO_(2)和F-TiO_(2).此外,MoS_(2)/FTiO_(2)复合材料具有良好的循环稳定性,经过5次重复降解测试,其对RhB的降解率仍保持在90%以上.

S型异质结光催化剂的研究进展

光催化技术具有合成过程简便、反应条件易控制、充分利用太阳能且无二次污染等突出优势,在处理环境污染问题和缓解全球能源短缺等方面具有广阔的应用前景。然而,由于光生载流子低的转移和分离效率,实际的光化学转换效率提升受到了限制。新兴的S型异质结光催化剂由于其在空间上实现了光生载流子的有效转移分离并展现出强的氧化还原能力,在太阳燃料制备和环境治理领域受到了广泛关注和研究。综述了异质结光催化剂的发展历程和S型异质结的基本原理及在各领域中的应用。最后,总结了S型异质结光催化剂的突出优势,并提出S型异质结光催化剂的发展前景和面临的挑战,为开发具备高效光催化活性的新型异质结光催化剂提供思路和参考。

镧铝改性膨润土除磷剂的制备及性能研究

为有效去除导致水体富营养化磷,以膨润土为原料,通过浸渍法将镧和铝插层到膨润土上复合改性,制备出镧铝改性膨润土除磷剂。本研究考察了La/Al摩尔比、改性膨润土投加量、溶液pH值对除磷效果的影响,并与市售锁磷剂的性能进行了对比。结果显示:实验的最佳La/Al摩尔比、改性膨润土投加量、pH值分别为2.2、3 g/L、8,镧铝改性膨润土除磷剂对磷的去除率达到96.55%,除磷效果明显优于铝改性膨润土(89.37%)和镧改性膨润土(76.17%),性能同样优于市售锁磷剂。

以PVP为软模板构建的层状介孔TiO_(2)及其光催化性能

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为软模板、硫酸钛为钛源,采用无机沉淀-胶溶法制备了层状介孔PVP-TiO_(2)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、比表面积分析仪(BET)分别对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、比表面积和孔结构进行了表征分析,对层状结构的形成机理进行了研究。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能。结果表明:在相同条件下,PVP-TiO_(2)对甲基橙的最佳降解率达到93.84%,明显高于纯TiO_(2)。经PVP改性后,TiO_(2)试样出现了层状介孔结构,结晶度和晶粒尺寸均减小,促进了锐钛矿向金红石相的转变,并且PVP的引入使得TiO_(2)的光吸收带边发生了一定的蓝移。

膨润土改性偏钛酸型钛锂离子筛及吸附性能研究

以硫酸钛为钛源,乙酸锂为锂源,膨润土为改性剂,采用无机沉淀胶溶法制备了偏钛酸型锂离子筛前驱体,经盐酸洗脱后,得到膨润土改性的偏钛酸型锂离子筛,研究了其吸附性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)分别对样品的表面形貌、晶相组成、比表面积和孔结构、元素含量和价态进行了表征分析。结果表明,膨润土改性后,样品呈现出介孔结构,50℃时,用0.2 mol/L盐酸洗脱6 h,该样品的Li^(+)洗脱率达到99.85%,在25℃下,对Li^(+)溶度为2 g/L的LiOH溶液吸附24 h,改性锂离子筛对Li^(+)的吸附容量达到45.49 mg/g,与未改性样品的吸附容量30.62 mg/g相比,有明显提升。改性后的Li_(2)TiO_(3)中存在Si-O四面体层,有部分Li进入Si-O四面体空隙中。吸附动力学过程符合伪二级动力学模型,吸附方式为化学单层吸附。

硼、磷共掺杂铁钴双金属材料的制备及其电催化析氧性能

采用一步水热法合成了硼、磷共掺杂铁钴材料(Fe-Co-B-P)。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对所合成材料的形貌、结构和组成进行表征。利用线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等技术研究材料电化学析氧反应(OER)性能。结果表明,Fe-Co-B-P表面疏松且粗糙,颗粒间有许多空隙。在电流密度为10和100 mA·cm^(-2)时,其过电势分别为278和309 mV,Tafel斜率为24 mV·dec-1,说明该材料具有较优的电催化析氧性能。其在连续进行10 h的计时电位测试过程中,电势基本保持在1.55 V(vs RHE),表明该催化剂具有较好的电化学稳定性。这是由于铁钴双金属与硼、磷非金属之间的协同作用促进了电子的传递。

Ag掺杂纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag掺杂纳米二氧化钛。采用SEM、XPS、XRD、UV-Vis对样品进行表征。结果表明,未掺杂的样品的粒径在80～100nm,Ag掺杂的样品的粒径在40～50nm;Ag元素成功进入晶格,含量为0.67%(原子分数);400℃热处理时,掺杂与未掺杂样品晶型基本相同,600℃热处理时,掺杂能够抑制样品晶型的转变;掺杂使二氧化钛的吸收带边发生了一定的红移。在此条件下Ag的最佳掺杂量为0.5%,最佳热处理温度为600℃。在最佳条件下,以甲基橙为模拟污染物,经过120min的光催化实验,降解率达到97.9%。

蔗渣纤维制备高吸水树脂研究

以甘蔗渣为原料,通过超声波辅助碱性双氧水法进行预处理,接枝改性制备具有高吸水、保水性能的高吸水树脂.研究了丙烯酸/蔗渣配比、引发剂用量、交联剂用量、中和度等因素对高吸水树脂吸水性能的影响;采用傅里叶红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分别对预处理前后蔗渣及高吸水树脂进行接枝情况、结晶情况、结构与形貌进行表征.结果表明:最佳条件为丙烯酸/蔗渣配比10 mL/g、引发剂用量0.12 g、交联剂用量4 mg、中和度80%;对蔗渣纤维的预处理能够明显提高树脂的吸水性能;室温放置72 h,对去离子水的保水率为97%.该树脂对去离子水、自来水、0.9%NaCl溶液的吸水倍率分别为413、104和14 g/g.

Ag修饰氟化二氧化钛的制备及光催化性能研究

以硫酸钛为钛源、氟化氢为氟源、氨水为沉淀剂,通过简单沉淀法制备了氟化二氧化钛(F-TiO 2)。并用超声的方法将Ag沉积在氟化二氧化钛表面制得Ag沉积的氟化二氧化钛(Ag-F-TiO 2)。通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、红外光谱仪(IR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、X射线光电子能谱(XPS)分别对样品的表面形貌、晶相组成、比表面积和孔结构、官能团结构、紫外吸收带边、元素组成及化合价态进行了分析。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能。结果表明:相同条件下,300 W金卤灯照射40 min,P25、Ag-F-TiO 2、F-TiO 2、纯二氧化钛对甲基橙的降解率分别达到98.62%、90.78%、86.95%、68.65%。氟化使二氧化钛比表面积增大,而Ag沉积会减小比表面积。氟化使二氧化钛光吸收带边发生明显的红移,Ag沉积使氟化二氧化钛的光吸收带边发生一定的蓝移。

无机沉淀胶溶法制备钛锂离子筛及其吸附性能研究

以硫酸钛、乙酸锂为主要原料,采用无机沉淀胶溶法制备了偏钛酸型钛锂离子筛。采用BET、XRD、XPS和ICP-OES对样品的比表面积、孔结构、晶相组成、化学元素组成、溶液中Li^+及Ti4^+的浓度进行测试,并研究了其吸附等温线和吸附动力学行为。结果表明:加入十二烷基苯磺酸钠(SDBS)后,产物的介孔结构数量增加,孔容明显增大,比表面积也有效增大;与Langmuir吸附模型相比,吸附剂的吸附方式更符合Freundlich吸附模型,说明吸附剂对Li+的吸附并非单层吸附;吸附动力学过程符合伪二级动力学模型,说明吸附方式为化学吸附。

果胶对稀土金属Ce^(4+)的吸附研究（英文）

本文研究了低脂果胶对稀土金属铈离子的吸附性能.研究了吸附时间、铈离子溶液的pH、吸附温度、果胶用量、铈离子浓度对果胶吸附容量的影响.分别用Langmuir和Freundlich模型对吸附过程进行了分析.根据吸附等温线,计算了相关的热力学和动力学参数,并用红外光谱对样品进行了分析.结果表明,所研究的变量显著地影响果胶对铈离子的吸附容量,吸附前后果胶的红外光谱发生了明显的改变,说明吸附过程中可能发生了化学反应.与Langmuir模型相比,Freundlich模型更适合用来描述果胶对铈离子的吸附过程.吸附过程遵循伪一级动力学方程.焓变和熵变是吸附过程的驱动力.

多孔陶瓷基锂离子吸附剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同条件下制备Li_4Ti_5O_(12),通过XRD分析寻找出制备Li_4Ti_5O_(12)的理想条件.将高岭土、滑石粉、氧化铝和碳粉制备的多孔陶瓷在前驱体溶胶中进行浸渍负载,经干燥、煅烧制备得到多孔陶瓷基Li_4Ti_5O_(12),进行酸改性得到锂离子吸附剂,测定其对Li^+的吸附容量.实验结果表明,在一定范围内提高煅烧温度和增加保温时间有利于Li_4Ti_5O_(12)的生成,在750~800℃下保温5~8h得到的产品结晶度好、晶相纯度高.洗脱率和吸附容量随着煅烧温度和保温时间的增加而增加,在800℃下保温5h得到的样品经过酸洗后洗脱率为51.7%,对Li^+的吸附容量为12.2mg Li+/g Li_4Ti_5O_(12).

N掺杂二氧化钛纳米管的制备及光催化性能研究

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了二氧化钛纳米管,并在热处理的过程中提供氨气氛进行掺N。场发射扫描电镜(FESEM)观察结果表明,制得的纳米管管径为70～80 nm,壁厚为5～10 nm;XRD分析结果表明,400℃热处理的未掺杂二氧化钛为纯锐钛矿相,400℃热处理掺杂后的二氧化钛为锐钛矿和金红石混相。以甲基橙为参考污染物,采用分光光度计研究了未掺杂和N掺杂二氧化钛纳米管对污染物的光催化性能。结果显示N掺杂的二氧化钛纳米管的光催化性能比未掺杂的提高了11.1%,光催化效果差异是N掺杂引起的。

掺杂纳米二氧化钛研究进展

TiO_2作为一种重要的光催化剂,在太阳能光解水,污水处理等方面有着重要的应用前景。但由于TiO_2禁带宽度为3.2eV,只在紫外线光照射时表现出高的催化活性,而紫外光只占太阳光的5%左右,另外光生电子和空穴容易复合,降低量子产率,从而限制了TiO_2光催化剂的广泛应用。大量研究实验证明,通过掺杂可有效提高TiO2的光催化活性,拓宽其光响应范围。

CTAB对无机沉淀-胶溶法制备介孔层状TiO2结构与性能的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为软模板,硫酸钛为钛源,采用无机沉淀-胶溶法制备了介孔层状CTAB-TiO 2。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、比表面积分析仪(BET)分别对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、比表面积和孔结构进行了表征分析。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能。结果表明:在相同条件下,300 W金卤灯照射28 min,550℃煅烧得到的5.69%CTAB-TiO 2对甲基橙的降解率高达96.02%,相对纯TiO 2有极大提高。CTAB对TiO 2改性后,试样出现了介孔层状结构,结晶度和晶粒尺寸均减小,促进了锐钛矿向金红石晶型的转变,并且CTAB的引入使得TiO 2的光吸收带边发生了一定的红移,从而提高了其光催化性能。

泡沫陶瓷基偏钛酸型锂离子吸附剂的动态吸附和洗脱性能研究（英文）

通过溶胶-凝胶法把偏钛酸型锂离子吸附剂负载在堇青石基泡沫陶瓷上,采用离子交换柱研究了所制备的样品的动态吸附和洗脱性能.研究了液体流速、Li^+浓度、单柱/多柱对吸附容量和Li^+富集倍数的影响.结果表明,泡沫陶瓷基锂离子吸附剂达到穿漏点所需的时间较长,吸附剂具有较大的操作吸附容量.在一定的范围内,洗脱液的流速不会显著影响Li^+的富集倍数.吸附剂对高浓度的Li^+不具有富集的能力,而对低浓度的Li^+具有富集的能力.通过在洗脱流出液中加盐酸将其pH值调节到原始的洗脱液pH值,再将其作为洗脱液,吸附剂对Li^+的富集倍数最少可以达到26.55倍.

泡沫陶瓷基氢氧化高镍催化剂的制备及模拟污水处理研究（英文）

本研究以活性炭为造孔剂制备泡沫陶瓷,通过浸渍法使NiCl2负载于泡沫陶瓷,再与NaClO和NaOH混合溶液反应生成NiOOH催化剂.以一定浓度的亚甲基蓝为污水模拟物,亚甲基蓝褪色时间来衡量NiOOH催化剂的催化性能.以催化剂量、次氯酸钠量、pH、温度为变量,分别通过单因素实验和正交试验探究了它们对催化效果的影响以及确定污水处理的较优组合条件.结果表明,在温度为55℃、pH为8、催化剂量为1.0g、NaClO量为15.0mL时,亚甲基蓝的完全褪色时间为131min.各因素对污水处理效果的影响顺序为温度>催化剂量>pH>NaClO量.污水处理的最佳实用组合条件为温度为35℃、pH为8、催化剂量为1.0g、NaClO量为15.0mL.

溶胶-凝胶法制备的偏钛酸型锂离子吸附剂模拟从盐湖卤水中吸附Li^+研究（英文）

本文以钛酸丁酯和乙酸锂为钛源和锂源,采用溶胶-凝胶法制备了钛酸锂(Li_2TiO_3)纳米粒子,用盐酸对其进行处理得到偏钛酸型锂离子吸附剂(钛锂离子筛).配制了盐湖卤水模拟液,在吸附之前向模拟液中加入氢氧化钠除去Mg^(2+)和Ca^(2+),并用所制备的吸附剂进行了模拟从盐湖卤水中吸附锂离子的研究.结果表明偏钛酸型锂离子吸附剂对锂离子的吸附容量为8.25mg·g^(-1),Li^+的分配系数(Kd)为24.54 mL·g^(-1),其数值远大于Na^+(0.52 mL·g^(-1))和K+(0.97mL·g^(-1))的分配系数.Li^+对Na^+的分离因素(αLiNa)为47.2,Li^+对K^+的分离因素(αLiK)为25.3,表明所制备的吸附剂对Li^+具有很好的选择吸附性.

胶原纤维为模板制备Gd掺杂纤维状二氧化钛及光催化性能研究

以胶原为模板剂、硫酸钛为钛源、硝酸钆为掺杂源制备了钆掺杂纤维结构TiO_2(Gd-TiO_2)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、X射线光电子能谱(XPS)对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带、元素组成及化合价态进行了分析。以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能并确定钆的最佳掺杂量。结果表明:600℃煅烧温度下2%Gd-TiO_2纤维结构完好、光催化效果最好,光反应30 min后其降解率达到91. 89%,比起未掺杂试样大大提高。钆掺杂会改变TiO_2的晶粒尺寸并能够抑制TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,掺杂后紫外吸收带发生蓝移。

氨水挥发法制备氮掺杂TiO2纳米管及表征

采用阳极氧化法在纯钛片表面制备了TiO_2纳米管,在随后的热处理过程中通过浓氨水受热挥发提供的氨气氛下进行掺氮,采用SEM、XRD、XPS对氮掺杂的TiO_2纳米管进行了表征,采用自制光催化污水处理装置研究了氮掺杂对TiO_2纳米管光催化性能的影响。结果表明:制得的TiO_2纳米管管径为80～90nm,壁厚为5～10nm;经400℃热处理后,未掺杂、氮掺杂TiO_2纳米管的晶型相同;氮掺杂使TiO_2纳米管的光催化性能提高了4.7%。