Bi-SnO_(2)电催化膜的制备及对饮用水中卡马西平的强化去除

以家用净水器活性炭滤芯为支撑体(Carbon membrane,CM),通过电沉积法制备Bi-SnO_(2)电催化膜(Bi-SnO_(2)/CM),通过电催化强化降解饮用水中的PPCPs.采用SEM、EDS、XRD分别对CM、SnO_(2)/CM和Bi-SnO_(2)/CM进行了结构表征,并利用Tafel、CV、EIS方法对3种膜的析氧电势、比电容和电化学阻抗等电化学特性进行表征,并选取卡马西平(Carbamazepine,CBZ)作为PPCPs代表物进行电催化效能试验研究.结果表明:采用电沉积-水热方法制备的Bi-SnO_(2)纳米颗粒的粒径尺寸约为27.2nm,可以很好地负载到活性炭滤芯表面,并制备出电化学性能优异的电催化膜,相比基膜其Tafel斜率由31.09mV/dec增至80.22mV/dec,电化学阻抗由1.03Ωcm^(2)降低为0.37Ωcm^(2),比电容也由0.689F/g增至2.635F/g.最终通过实验验证了其对卡马西平的降解效果,在静态循环实验中,Bi-SnO_(2)/CM对CBZ的去除率30min可达到97.3%,在运行1h后矿化率为59.2%,耗能为123.87kW·h/kgTOC,ΔTMP为0.177kPa.在连续运行时,Bi-SnO_(2)/CM对CBZ的去除率达93.7%,在运行1h后矿化率为35.2%,耗能为208.33kW·h/kgTOC,ΔTMP为0.613kPa.说明Bi-SnO_(2)/CM电催化膜具有良好的导电性、电催化活性和稳定性,同时对CBZ具有较好的去除效果.

纳米限域催化膜在高级氧化领域的研究进展

详细阐述了纳米限域催化膜的主要特征,全面总结了空间限域效应下催化膜强化降解污染物的作用机制;同时,综合归纳了当前纳米限域催化膜的构建策略及其在不同体系中的应用;最后,对纳米限域催化膜未来的研究方向进行了展望。

MnO_(2)/Ti电催化膜的制备及其处理乳化油废水性能研究

通过简单可控的电沉积方法制备了一种高性能MnO_(2)包覆Ti基电催化膜(MnO_(2)/Ti)。系统地表征了所制备的MnO_(2)/Ti膜形貌、元素含量、价态分布和电化学阻抗以及循环伏安交流测试,并考察了流速和电流密度对MnO_(2)/Ti膜水处理性能的影响。结果表明,MnO_(2)均匀分布在Ti膜表面,电沉积MnO_(2)可以显著提高Ti膜电化学活性,增强Ti膜电催化氧化性能,从而提升Ti膜自清洁能力。在电流密度为10 mA/cm^(2),流速为1.5 mL/min的工作条件下,乳化油的去除率高达91%。此外,MnO_(2)/Ti膜具有良好的稳定性和可重复使用性能。氧化机理表明,MnO_(2)/Ti膜在电催化处理过程中具有直接和间接氧化活性,MnO_(2)涂层可提高Ti膜的直接氧化能力和·OH、O_(2)^(·-)产量。

类芬顿催化膜的制备及其处理有机废水的研究进展

类芬顿催化膜在处理废水中污染物方面具有明显的优势,广泛应用于去除染料、油污、新型污染物等领域。阐述了常见的类芬顿催化膜类型(包括过渡金属基、炭基、复合型和其他新型催化膜等)及制备方法,并分析了类芬顿催化膜体系在处理水中有机污染物的膜过滤和氧化降解机理,综述了类芬顿催化膜在典型有机废水中的应用现状,提出了类芬顿催化膜水处理技术面临的挑战,有助于促进类芬顿催化膜在实际废水处理中的发展和应用。

玻纤负载TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)光催化膜的制备及降解染料性能

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO_(2)/gC_(3)N_(4)光催化膜(命名为TCNGF)。TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测得催化剂负载量(质量分数)为4%。降解实验结果表明:以TCNGF为催化剂,在模拟太阳光下,10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液在40 min的降解率达到98%,4次循环降解实验的脱色降解率均高于99%,且溶液中无絮状沉淀产生,表明催化剂优异的催化活性、附着牢度和循环稳定性。催化结果表明:适量提高TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)的质量比,催化膜内异质结量增多,促使光生活性自由基增多,染料降解速率增快;初始染料浓度对TCNGF光催化降解性能无明显影响。自由基捕获实验证明:超氧自由基(·O_(2)~-)和羟基自由基(·OH)在光催化反应过程中为主要活性物种;光催化反应机理研究表明,TCNGF属于Z型光催化体系。

钴铁双金属基碳纳米管催化膜的制备及高效去除四环素

采用煅烧钴铁双金属的普鲁士蓝类似物(CoFe PBA)的方法获得了包裹钴铁合金的碳纳米管催化剂(CoFe@Cs),然后使用真空抽滤制备复合催化膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等对样品的形貌及组成进行表征;以四环素(TC)为目标污染物对所制备的催化剂及催化膜的催化机理及性能进行测试。结果表明,改变煅烧温度可以有效调控碳纳米管催化剂的形貌及组成。在900℃煅烧温度下制备的碳纳米管催化剂(CoFe@Cs-900)主要产生以硫酸根自由基及单线态氧为主的活性氧物质,并可对TC进行快速的降解去除。由其组装的碳纳米管催化膜在24 h错流过滤中对TC的降解去除率大于99%,水通量保持在172 L/(m^(2)·h),表现出优异的膜催化降解性能。

穿流式电催化膜MnO_(2)@Ti的制备及催化氧化正丙醇性能

为了增强催化剂和反应物之间的接触和传质,采用流动合成法在多孔钛膜孔道中原位固载了MnO_(2)纳米颗粒,构筑了MnO_(2)@Ti电催化膜,并用于电催化正丙醇氧化制备丙酸。形貌结构表征表明在1μm膜孔中成功地固定了平均尺寸为83nm的MnO_(2)纳米颗粒。电化学表征表明,与钛膜相比,MnO_(2)@Ti电催化膜的电流密度增加了3.58mA/cm^(2),电荷转移电阻降低了26.1Ω,说明可以实现更快的电子转移。MnO_(2)@Ti电催化膜在膜通量为89.3L/(m^(2)·h)的穿流模式下,催化初始浓度为160mmol/L的正丙醇氧化的转化率可达95%,丙酸选择性为89%,丙酸电流效率为90%。正丙醇氧化生成丙酸反应的机理分析表明,穿流模式下强化接触和传质能使MnO_(2)@Ti电催化膜氧化过程中更多的·OH被利用,从而提高正丙醇的氧化性能。

催化膜/过硫酸盐氧化技术研究进展

为解决过硫酸盐氧化技术中粉体催化剂的难回收问题及膜技术的局限性,将膜技术与过硫酸盐氧化技术结合降解水体污染物受到广泛关注。介绍了催化膜在过硫酸盐氧化体系的反应机理,系统地综述了催化膜的制备方法在过硫酸盐氧化体系的应用。通过对催化膜的制备过程和性能进行比较,总结了不同制备方法的优缺点及催化膜与其他高级氧化技术的综合利用。简要阐述了当前技术存在的问题与挑战,并展望了未来的研究方向。

前沿科研成果融入大气污染控制工程实验教学——除尘脱硝催化膜的制备与表征

将大气污染控制领域的前沿研究成果——除尘脱硝多功能催化膜的内容引入到本科大气污染控制工程课程实验教学中,设计了V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂修饰SiC催化膜同时颗粒物(PM)过滤和氮氧化物(NOx)降解的教学实验。本实验通过多功能催化膜的制备、微观结构表征和应用性能测试,不仅可有助于提高学生的动手实践能力和对除尘和脱硝原理的认识,建立从抽象到具体的认知体系,还能在学生心中建立新型除尘脱硝设备的基本概念,丰富学生的大气污染控制相关知识。

催化膜处理废水中PPCPs的研究进展

简要介绍了催化膜制备工艺,并分析了光催化膜、臭氧氧化膜、Fenton氧化膜、电催化膜和过硫酸盐活化膜等催化膜在PPCPs类废水处理应用研究进展,同时根据当前应用状况提出催化膜在今后研究方向。

用于废水处理的新型光催化膜反应器研究进展

是目前世界相关领域研究的热点。从不同类型光催化膜反应器的组器结构和运行方式着手,并结合课题组具体试验进展,分析了影响光催化膜反应器性能的结构和影响因素,如光源、膜材料、光催化剂和目标降解物含量、溶液pH,以及曝气、膜面流速等。由光催化和膜分离技术组合而成的新型光催化膜反应器,不仅具有其各自优点,可以有效解决废水处理中纳米催化剂粒子难分离回收的难题,同时还可产生耦合增强效应,大大提高有机废水处理的效率。认为应有效地将改性催化剂与膜分离技术耦合,针对实际废水体系的光催化降解开展研究。

硼掺杂的γ-Al_2O_3催化膜的制备及其热稳定性的研究

在勃姆石Ａ１ＯＯＨ溶胶中引入一定量的Ｈ２ＢＯ３溶液，经不同温度的热处理，制成不同硼掺杂含量的无支撑的γ－Ａｌ２Ｏ３催化膜．用ＸＲＤ、ＢＥＴ分别对膜的晶相和膜的微孔结构，包括比表面积、孔径和孔容进行了研究，结果发现：随着硼含量的增加，在低温下，膜的比表面积和孔容都不断增加，而对孔径的影响不大；经１２００℃处理后，未掺杂硼的膜的比表面积，孔径和孔容分别为 ５．４ｍ２／ｇ， ４９ｎｍ和 ０．０６３ｃｍ３／ｇ，而经掺杂 １６％摩尔硼的膜的比表面积，孔径和孔容分别为 ３５ｍ２／ｇ， １３ｎｍ和 ０．２２５ｃｍ２／ｇ，这说明硼的掺杂对 γ－Ａｌ２Ｏ３膜的热稳定性有很好的改善作用．

石英棒负载TiO_2光催化膜的制备、表征与降解性能

利用浸涂法在石英光导棒上制得了TiO2 光催化膜。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)等方法对膜的形貌和晶相组成进行了表征 ,以苯酚为模型污染物考察了膜的活性。结果表明 ,所制得的TiO2 膜催化剂主要由锐钛矿和金红石 2种晶相组成 ;光催化降解苯酚的效果明显优于直接光解 ;当苯酚初始浓度为 0 98mg/L时 ,反应 2 5h后的降解率为 86 %。

ZrO_2/TiO_2复合光催化膜的微弧氧化法制备及表征(英文)

采用微弧氧化方法和原位生成的Zr(OH)4胶体颗粒,在纯钛基体上制备ZrO2/TiO2复合光催化膜。采用SEM、EDX、XRD、UV-Vis DRS等分析手段,对膜层进行分析表征。结果表明:复合膜显示出层状和多孔的结构,由锐钛矿、金红石和ZrO2组成;相对于纯TiO2膜,复合膜层的光吸收截止边缘产生红移;ZnO2/TiO2复合膜层和纯TiO2膜层在紫外光照射下,对罗丹明B的光催化速率常数分别为0.0442和0.0186 h-1。

钛、铝和玻璃上TiO_2光催化膜的失活研究

采用浸渍提拉法,在平行条件下制备了钛、铝和玻璃载体上的TiO2膜TiO2/Ti、TiO2/Al和TiO2/G,利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和光催化降解实验等手段对膜样品进行了表征和活性评价。实验结果表明,在铝和玻璃基材上制膜时发生了显著的基材元素溢出,使各膜样品的化学组成不同,同时TiO2粒子和膜表面形貌也因前驱物烧结行为不同而差异较大。TiO2/Ti的光催化活性较为稳定,TiO2/Al和TiO2/G则随着测试次数的增加逐渐失活。分析表明,表面碳物种的积累并不是TiO2膜失活的主要原因;TiO2/Al和TiO2/G上的溢出基材元素在反应条件下不稳定,发生流失和化学转变,引起了TiO2膜的晶界腐蚀,表面发生剥蚀和重构,失去了高比表面性质;同时XPS实验表明剥蚀后的膜表面Ti元素含有Ti4+、Ti3+和Ti2+3种价态,已经不是原来仅含有Ti4+的高活性表面。而TiO2/Ti样品表面腐蚀轻微,能够保持新鲜样品的高活性表面,失活程度很小。

反应磁控溅射法制备的氮掺杂TiO_2光催化膜的氮化学态和光催化活性(英文)

采用中频交流磁控溅射法 ,以O2 /N2 混和气为反应气体 ,在铝片上沉积了氮掺杂TiO2 膜 .利用原子力显微镜、紫外 可见光谱、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段研究了掺杂膜的表面形貌、光吸收性能、物相组成以及膜样品中氮的化学态 ,并通过苯甲酰胺的光催化降解实验对光催化剂活性进行了评价 .结果表明 ,所得掺杂膜仅能够被紫外光所激发 ,反应气的配比对膜的形貌和TiO2 的锐钛矿 /金红石相比率均有影响 ,而氮在膜中以掺杂N3 -、表面吸附N2 和固溶N2 的形式存在 .随着N3 -掺入量的增加 ,掺杂膜的光催化活性显著提高 ,在反应气体组成为N2 /(O2 +N2 ) =80 % (体积分数 )时 ,掺杂N3 -量为0 5 94 % ,苯甲酰胺光催化降解效果最好 ,其活性约为纯TiO2 膜的 1 .

溶胶-凝胶制备技术与新型催化材料Ⅲ.溶胶粒子表面修饰方法制备催化膜

提出用溶胶粒子表面修饰方法，结合溶胶凝胶技术制备无机催化膜．该方法的基本原理是利用合适的金属配合物在胶粒表面的吸附作用，经溶胶凝胶过程，将活性组分结合到无机膜中．实验测定结果表明：（ＮｉＥＤＴＡ）２－，ＶＯ－３，ＭｏＯ２－４，（Ｐｄ（ＮＨ３）４）２＋，ＰｄＣｌ２－４，ＰｔＣｌ２－６和ＲｈＣｌ３－６可用来修饰ＡｌＯＯＨ溶胶．以Ｐｄ／γＡｌ２Ｏ３催化膜的制备为例，经三次溶胶凝胶过程，可制得无裂缺的厚度为９μｍ的Ｐｄ／γＡｌ２Ｏ３催化膜，膜材料的平均孔直径为６ｎｍ，Ｐｄ被均匀地分布在膜的顶层，其平均粒径为２３ｎｍ．

高分子催化膜及膜反应器研究进展

综述了高分子催化膜及膜反应器的研究进展,主要包括具备催化和分离双功能的高分子催化膜的制备方法与技术、催化膜反应器的类型及其在各种化学反应过程中的应用研究状况,总结了高分子催化膜及膜反应器的优点及面临的难题,并对其未来发展方向进行了展望.

甲烷氧化偶联中钙钛矿催化膜的研究进展

甲烷氧化偶联对充分利用天然气资源具有非常重要的意义 ,以钙钛矿催化膜为核心的催化技术最有希望实现这一过程的工业化。本文介绍了近几年来人们对钙钛矿催化膜的研究成果 ,指出了这一领域今后的发展重点。

TiO_2光催化膜的成膜技术

综述了TiO2 光催化膜的各种成膜方法及其进展 ,其中包括在陶瓷玻璃等耐热基材上的TiO2 烧结法 ,近年来发展很快的用于塑料等非耐热性材料的粘合剂成膜法 。