Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)光催化降解亚甲基蓝的反应动力学研究

采用Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)光催化剂,在可见光下处理亚甲基蓝溶液,考察了光催化剂投加量、废水pH值和光沉积时间等对降解效果的影响,进行光催化反应动力学拟合。结果表明,当光催化剂投加量为180 mg,pH值为10,光沉积时间为30 min时,用300 W氙灯光催化降解200 mL,10 mg/L亚甲基蓝溶液60 min时,其光催化脱色率达98.96%,Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)在可见光下催化降解亚甲基蓝溶液的一级反应动力学有较好的拟合度,其表面反应速率k达0.07411 min^(-1),半衰期t_(1/2)为9.35 min,证明Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)有较优的催化性能。

响应面法优化Fe/TiO_(2)纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

以钛片为基底、硝酸铁为铁源,采用阳极氧化法和常压热水自组装法制备铁掺杂改性的TiO_(2)纳米管阵列(TNTs)。以可见光下甲基橙(MO)的降解率为评价指标,考察了不同因素对MO降解率的影响,并采用响应面法优化了工艺条件,进一步通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)等测试手段对催化剂进行了分析表征。结果表明:当工艺条件为Fe(NO_(3))_(3)浓度0.30 mol/L、反应温度75℃、反应时间8.42 h时,Fe/TNTs的光催化性能最佳,MO的降解率可达95.96%,与预测结果96.04%相符,较掺杂前提高了61.81%。所制备的Fe/TNTs为锐钛矿晶型,铁的掺杂并未破坏其有序的管状阵列结构,光响应范围拓展到了可见光区域。

共掺杂三维石墨烯的制备及其电催化析氢性能的研究

选择天然石墨鳞片为原料,采用改进的Hummers法制备出氧化石墨(GO),再以硫脲、硫酸亚铁和氯化镍为改性剂,利用化学还原法和自组装法制备了氮、硫、铁、镍共掺杂三维石墨烯电极材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)等测试手段对材料进行分析表征,研究了不同因素对其析氢反应活性(HER)的影响,并通过均匀试验设计确定了制备的最佳工艺条件。结果表明:所制备的电极材料具有丰富的孔结构和完整的三维结构,石墨烯片层间距为0.3734 nm,并且无明显垛叠团聚,在酸性条件下显示出较高的HER活性,在电流密度为10 mA/cm2时,析氢过电位为-158 mV,塔菲尔(Tafel)斜率为74.33 mV/dec。

Ag@AgCl改性Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的制备及其可见光催化性能

以五水硝酸铋为铋源、钛酸四丁酯为钛源,通过水热法制备了Bi_(4)Ti_(3)O_(12),再以硝酸银为银源、盐酸为氯源,采用光照还原Bi_(4)Ti_(3)O_(12)得到Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)复合材料。利用XRD、UV-Vis DRS、SEM、TEM、BET和XPS等方法对所制备材料的组成和结构进行表征和分析,并以甲基橙(MO)溶液的脱色率为评价标准,考察了所制备材料的可见光催化性能和活性物质。结果表明:制备的Bi_(4)Ti_(3)O_(12)呈堆积花球状纳米片结构,Ag@AgCl颗粒沉积在Bi_(4)Ti_(3)O_(12)片间,比表面积增大到14.30 m^(2)/g,对可见光的吸收增强。当催化剂用量为0.5 g/L、在300 W氙灯照射80 mL 10 mg/L MO溶液30 min时,Ag@AgCl/Bi_(4)Ti_(3)O_(12)的脱色率为96.71%,较Bi_(4)Ti_(3)O_(12)提高38.28%,降解实验循环稳定性强,超氧自由基(•O_(2)−)在降解过程中起决定性作用。