多孔吸附光催化复合材料在含汞废水治理中的应用研究

以凹凸棒土和活性污泥为材料制备多孔载体,采用溶胶-凝胶法制备光催化剂TiO2和多孔吸附光催化复合材料。通过单因素实验,探究降解汞离子(Hg2+)的最优条件,研究TiO2光催化剂降解汞污染物的机制。结果表明:多孔吸附光催化复合材料质量浓度为20g/L,当pH=7.0时,在紫外光源照射10min,Hg2+的还原率达最大,Hg2+的去除率可达71.58%。最后,考察了利用多孔吸附光催化复合材料处理含甲基汞(CH3-Hg+)废水的可行性。

多孔吸附光催化复合材料的制备及其处理含汞废水的研究

以凹凸棒土和活性污泥作为原材料,制备多孔载体。考查了活性污泥与凹凸棒土的不同比例、煅烧温度、保温时间和造孔剂量等因素,分析了样品的抗压强度、表观强度、真密度和孔隙率,确定了最佳制备条件为:凹凸棒土与活性污泥的混合比例为2∶3,添加5%的碳酸氢铵作为造孔剂,在1 100℃下保温1 h。最后,采用溶胶-凝胶法在多孔载体上负载二氧化钛,制备出多孔吸附光催化复合材料。

多孔吸附光催化复合材料处理含甲基汞废水研究

利用多孔吸附光催化复合材料处理含CH3-Hg+废水。通过单因素实验,探究降解甲基汞(CH3-Hg+)的最佳条件,研究二氧化钛光催化剂降解汞污染物的机制。结果表明:多孔吸附光催化复合材料的质量浓度为10 g/L,紫外光源照射,光照强度设置为168 mW/cm2,不添加甲醇溶液,设置反应pH=7,反应60 min达到平衡,此时多孔吸附光催化复合材料对CH3-Hg+的降解吸附能力达到最大,CH3-Hg+去除率达到100.00%。

TiO_(2)-Bi_(2)WO_(6) Zn(CH_(3)COO)_(2)-ACF复合材料吸附-脱附耦合光催化降解烷烃能效探究

采用水热和浸渍溶胶-凝胶法制备了TiO_(2)-Bi_(2)WO_(6) Zn(CH_(3)COO)_(2)-ACF复合材料(记为TBZA),通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、氮气吸附-脱附、紫外漫反射、光电流响应等手段表征其形貌和结构特性,并探究其在吸附-脱附耦合光催化反应器中对丙烷的降解性能。结果表明:制备的材料具有良好的光生电子-空穴分离率;在三级串联吸附-脱附耦合光催化反应器中,丙烷质量浓度为1000 mg/m^(3),流量为1.2 m^(3)/h,湿度为33%,温度为34℃,TBZA复合材料对丙烷吸附耦合光催化处理效率达到85.8%,相比于单一反应器提升了48.9百分点;在紫外灯照射下,脱附温度为65℃时,TBZA复合材料的再生效果达到最佳,再生后对丙烷的总体转化率下降不足2%,表明TBZA材料作为催化剂具有良好的循环再生性能。

PVA/CS多孔复合材料的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

现阶段随着印染行业迅速发展,在为大众提供更多选择的同时,也导致污染问题日益严重。印染行业生产过程中,不可避免使用颜料和染料为其产品上色,此过程中会有污染物产生。目前,关于染料治理的研究得到重点关注。本文以聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)这一多孔复合材料为基础,探究该材料制备工艺,并通过实验,证明其对酸性染料的吸附性能。最终结果表明:制备的PVA/CS多孔复合材料,具备吸附酸性染料的功能,尤其是吸附甲基橙这一纺织工业常用染料效果良好。

TiO2／ACF复合材料吸附-光催化降解甲醛的实验研究

甲醛作为对人类具有高致癌风险的有机污染物,对其工作场所的安全要求也越来越严格。其减少及脱除需要发展更加高效的技术手段。本文以甲醛为目标化合物,在自行设计的气相光催化反应器中,以254nm紫外灯作光源,研究其在TiO2/ACF复合材料上的吸附-光催化降解行为。探讨了甲醛的初始浓度,光照强度、空气湿度等对甲醛吸附-光催化降解效率的影响。初步探讨了甲醛的降解机理。结果表明:TiO2/ACF复合材料对甲醛具有极好的降解效果,较低浓度的甲醛,经2h光照,甲醛蒸气降解率达到99.9%(初始浓度为1.93mg/m3);甲醛降解率随空气湿度增加而明显增加,适当地水分加入有利于产生羟基活性自由基,促进催化降解反应。实验结果对降低污染区域工作人员的职业中毒风险有重要的意义。

共沉淀法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

以TiCl4 为钛源,Al（CH3）3 为铝源,采用共沉淀法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO2/Al2O3 纳米复合材料.对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试.分析了焙烧温度对材料的结晶度和晶相组成、孔尺寸和比表面积的影响,并重点考察了焙烧温度对光催化性能的影响机制.制备出的材料在800 ℃高温焙烧后,比表面积仍高达50.9m2/g,同时其具有的高度连通的三维孔道结构也能很好地保持.研究发现复合材料中氧化铝的加入将氧化钛由锐钛矿向金红石的相转变温度提高了200～300℃,同时对材料的孔结构也有稳定作用.其中800℃焙烧的样品的光催化性能最好,紫外加可见光照射下,50min内对罗丹明B染料的降解率达81.7%.

超支化聚酯/纳米TiO_2复合材料的制备、表征及光催化吸附降解性能

以甲基丙烯酸甲酯和二乙醇胺为原料,由Michael加成反应制得N,N-二羟乙基-3-胺基丁酸甲酯单体,再用发散法使之与三甲醇丙烷(核)反应合成出超支化聚酯。将纳米TiO2做适当表面处理,再与超支化聚酯按一定比例复合,复合产品经超声、烘干处理得复合材料。考察了不同的原料配比对复合材料性能的影响,对合成的超支化聚酯及其复合材料用IR、XRD、TG等分析手段进行了表征,同时间接研究了超支化聚酯复合材料固化后的光催化吸附降解性能。结果表明:当甲基丙烯酸甲酯与二乙醇胺质量比为0.9时,合成的超支化聚酯具有较低的黏度和良好的溶解性及热稳定性。当纳米TiO2的添加质量分数为5%时,基本不改变合成产物各项性能,但由于纳米TiO2的加入复合,超支化聚酯复合材料比未复合的超支化聚酯对染料的光催化吸附降解性能提高了15%以上。

气体孔基因法制备多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料及其光催化性能研究

本文以TiCl_4为钛源,Al(CH_3)_3为铝源,采用一步合成的气体孔基因法制备出了具有高比表面积且热稳性良好的多孔TiO_2/Al_2O_3纳米复合材料。对合成的材料进行了XRD、SEM、氮气吸附脱附等温曲线测试及光催化性能测试。复合材料中氧化铝的加入提高了二氧化钛的相转变温度并对材料的孔结构有稳定作用,使得合成的材料具有良好的热稳定性,800℃焙烧的样品其比表面积仍高达72.1 m^2g^(-1),介孔尺寸集中在12.7nm左右。原料Al(CH_3)_3既是铝源,也是孔基因分子前驱体,它与水反应释放的CH_4就是内生的气体孔基因分子,孔基因分子的自发释放形成多孔结构。这一方法克服了模板法制备多孔材料的缺陷,同时合成的材料中氧化钛和氧化铝两相混合均匀,使得制备出的材料表现出了优异的光催化性能。800℃焙烧的样品光催化性能最好,光照反应40min对有机染料罗丹明B的降解率达98%。这一基于Al(CH_3)_3的气体孔基因法可以为其他具有工业价值的多孔复合材料的制备提供思路。

负载量对硅藻土基TiO_(2)复合材料应用性能的影响

为了提高硅藻土基二氧化钛复合材料的应用性能,推进其产业化进程,采用水解-沉淀法制备了硅藻土基二氧化钛复合材料,研究了TiO_(2)负载量对复合材料吸附性能、光催化性能及白度的影响。结果表明,TiO_(2)负载量对复合材料吸附性和光催化性影响较大,对污染物的光降解性能取决于其吸附性和光催化性的协同效应,在负载量为46%时,复合材料的光降解性能较好。复合材料白度随着TiO_(2)负载量增大而增高,在负载量为46%时,复合材料白度为91%,达到建筑装饰材料白度标准。

多孔C-TiO2复合材料的制备及光催化性能研究

利用廉价易得的油菜花粉作为碳基材料的原料,得到多孔的碳基质,在其表面负载二氧化钛,制备出不同二氧化钛负载量的C-TiO2复合材料。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、N2吸附-脱附等表征手段对材料的形貌进行了表征。以光催化降解甲基橙为有机污染物降解模型,对该复合材料的光催化性能进行了评估。结果表明:碳和二氧化钛的共同作用,极大地提高了水中甲基橙的降解率;制备的CT3复合材料对甲基橙具有优异、稳定的光催化降解性能,对甲基橙的降解率达到92%,在处理有机污染物方面有广阔的应用前景。

吸附相反应技术制备纳米TiO2光催化复合材料

利用吸附相反应技术制备了纳米TiO2光催化复合材料,并研究了不同水的加入量对TiO2粒子制备的影响.用能谱仪和XRD测定了载体表面TiO2的含量和粒子粒径随水浓度的变化,并用TEM表征了不同水量下粒子的形貌.最后结合实验现象和表征结果分析了这种现象产生的原因.

TiO_2/BC复合材料对甲醛的吸附与光催化降解性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/BC复合材料,并利用室内空气模拟仓分别进行甲醛吸附和光催化降解实验,结果表明:纳米TiO2/BC复合材料能显著提高竹炭的吸附和光催化降解甲醛的效果。研究结果可为室内空气新型环保净化材料产业化提供技术参考。

多孔竹炭/二氧化钛纳米复合材料制备及其光催化作用（英文）

本工作合成了一种具有高吸附性能和光催化性能的表面改性竹炭/二氧化钛(SMBC/TiO_2)纳米复合材料。通过湿法氧化处理廉价、天然绿色的竹炭(BC),制备了具有良好吸附性、化学稳定性的表面改性竹炭(SMBC)。经过改性, BC表面生成大量含氧官能团,因此SMBC粒子易分散于水中,并且与TiO_2有较强的相互作用,确保TiO_2均匀地负载在SMBC表面。SMBC/TiO_2比BC/TiO_2有更大的比表面积,能提供更强的吸附性能。SMBC/TiO_2的饱和吸附容量大约是BC/TiO_2的1.6倍,是TiO_2的12.1倍。吸附和催化的协同作用使SMBC/TiO_2复合材料降解MB具有更高的光催化活性, SMBC/TiO_2光催化降解MB的速率常数分别是BC/TiO_2和TiO_2的7倍和6倍。

TiO_2/AC复合材料的吸附性与光催化性能

以煤基活性炭为原材料,采用浸渍-水热法合成TiO_2/AC复合材料,进一步分析TiO_2负载量对TiO_2/AC复合材料吸附性能和光催化活性的影响.结果表明:TiO_2负载量为10.2%时,TiO_2/AC复合材料对Rh B的单层饱和吸附量为19.5mg/g,高于煤基活性炭饱和吸附量13.8mg/g.紫外光辐照下,不同负载量的TiO_2/AC复合材料均表现出优异的光催化活性.TiO_2负载量为11.4%时,紫外光辐照2h后,TiO_2/AC复合材料对Rh B降解率为98.5%,远高于同等条件下P25光催化剂对Rh B的降解率(72.1%).这是由于活性炭和TiO_2之间的界面可以有效分离光生电子-空穴对,同时石墨化C的存在可以提高光生电子的迁移率,因此TiO_2/AC复合材料表现出明显优于P25的光催化活性.

TiO_(2)/沸石复合材料的吸附-光催化体系对氨氮的去除研究

通过溶胶-凝胶法原位制备TiO_(2)/沸石的复合材料(Ti-Z),构建针对水中氨氮去除的吸附-光催化一体化体系。复合材料Ti-Z能够协同发挥沸石对氨氮的选择性吸附和TiO_(2)的光催化特性。结果表明:在碱性条件下(pH=9.8)反应60min后,Ti-Z对50mg/L氨氮溶液的去除可达18.6mg/g,高于纯沸石的吸附去除量(17.7mg/g)。碱性环境有利于TiO_(2)/沸石去除水中的氨氮,较弱酸环境中(14.4mg/g),体系的氨氮去除量有明显提高;光照时,曝气混合对体系中氨氮的去除提高不明显,不具有经济效益。

还原石墨烯改性二氧化钛/壳聚糖多孔复合材料的光催化性能

采用冷冻浇注法制备TiO_2/壳聚糖多孔复合材料,研究二氧化钛含量对该复合材料的微观结构、抗压强度及光催化性能的影响。结果表明:TiO_2/壳聚糖多孔复合材料具有明显的长程有序结构,片层状排列的平行度良好。随TiO_2含量(质量分数,下同)从66.7%增加到88.8%,片层中的孔间距从50~45μm逐渐减小到5~10μm,片层厚度从2~3μm增加到20~25μm,多孔片层的致密度增大,复合材料的抗压强度也从0.05 MPa提高到0.12 MPa。当壳聚糖含量为13.3%、二氧化钛含量为85.7%、还原石墨烯含量为1%时,通过添加还原石墨烯对二氧化钛进行改性,所得的TiO_2/壳聚糖多孔复合材料在300 min时对甲基橙的光降解率由92.4%提高到97.0%。

粉煤灰负载光催化材料的研究进展

粉煤灰是煤炭燃烧最主要的固体废弃物,大量的堆积对人类身体健康及环境均造成了严重的威胁。基于粉煤灰的多孔结构和吸附性能,将其与纳米光催化材料复合可以达到分散和稳定光催化剂的效果,显著提高光催化活性,同时实现吸附与光催化的协同作用。本文主要围绕半导体光催化材料易团聚的问题,对近几年来国内外粉煤灰负载光催化材料的制备方法及应用进行了简要概述。首先,分析了粉煤灰的性质及改性方法,重点介绍了溶胶-凝胶法、水热法、液相沉淀法三种制备粉煤灰光催化复合材料的方法,并对比分析三种方法的优缺点,从水中污染物的降解,NO_(x)、VOCs气体污染物的降解以及自清洁性能,CO_(2)还原性能等几方面的应用,分析了材料的性能和粉煤灰复合光催化剂的积极影响,表明粉煤灰主要作为吸附剂与载体参与其中。但是粉煤灰作为载体,其活性位点少,改性技术不够成熟,且研究还处于实验阶段,未能进行工程化生产,因此还需要不断完善粉煤灰改性技术,同时进一步研究附加粉煤灰负载光催化材料的功能性建筑材料,提高其实用性。

氧化石墨烯及其复合材料去除水体抗生素的研究进展

由于具有优异的抗菌性,抗生素被广泛应用于医学领域和养殖行业。然而,近年来对抗生素大规模的使用和排放,在自然界造成了大量的累积,引发了一系列水环境污染问题,严重威胁生态系统安全和人类健康。因此,研发可去除水中过量抗生素的材料已成为当前环境领域的重要研究方向之一。氧化石墨烯(graphene oxide,GO)以其高比表面积、良好亲水性、耐酸碱性、制备简便、成本低廉等优势,成为了一种新兴的抗生素去除材料。该文首先概述了现有的GO及其复合材料分类制备方法,包括空间改造、共价键修饰和金属氧化物改性等。其次,综述了近年来GO及其复合材料在抗生素去除领域的应用、影响因素及作用机制。结果表明,基于吸附原理的GO复合材料吸附去除抗生素效果主要受溶液p H、共存离子、吸附剂投加量、抗生素类别及浓度等多种因素的影响,吸附机制主要包括静电相互作用、π-π相互作用、阳离子-π键作用和氢键作用等,通过引入元素、金属和有机化合物等手段可有效提高GO材料的吸附容量;基于光催化降解原理的抗生素去除过程中,光照条件是最重要影响因素,而其中关键活性物质包括光生空穴、羟基自由基和超氧自由基等,掺杂金属纳米粒子与半导体纳米材料等能够优化其光催化性能。最后,通过对GO及其复合材料制备过程、去除机理和应用场景的综合分析,指出其普适性不高、实际应用不足和环境毒性不明等现存问题,并提出未来应加强材料研发、产业应用和毒性效应评估等方面的研究展望。

不同酸催化剂对有机-钛柱撑蒙脱石复合材料光催化活性的影响

以钛酸丁酯为前驱体,分别采用醋酸和盐酸为溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶的酸催化剂,将制备的溶胶分别加入经阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性的浙江临安和内蒙古膨润土中,制备了有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂,并对其进行XRD,SEM,BET表征。实验结果表明:钛阳离子经交换进入了膨润土层间,并以锐钛矿型的晶形存在,而且制备的复合光催化剂具有较好的层状结构,其比表面积均比相应的未经柱撑的膨润土的比表面积大。并且以甲基橙为目标污染物,考察了所制备的有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂的吸附性能和光催化活性,发现两种方法所制备的复合光催化剂均具有较好的光催化活性。但是由于在醋酸介质中溶胶的水解速度较慢,可形成稳定均质的凝胶,因而形成的TiO2粒径相对较小,因此对于不同类型的膨润土,以醋酸为酸催化剂制备的复合光催化剂均比用盐酸为酸催化剂制备的复合光催化剂的催化活性好。