纳米水钠锰矿可见光光电化学响应与甲基橙降解活性

伴随环境污染问题日益加剧,光能的光电转化在催化及环境领域引起广泛关注。水钠锰矿是地表常见锰矿物之一,本文借助电化学电量控制法快速高效制备了纳米水钠锰矿电极。X射线衍射(XRD)、Raman光谱测试表明物相单一为水钠锰矿;原子力显微镜(AFM)观察电极微观形貌可见表面分布有不规则多边形格子状空隙,测定沉积电量为0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿厚度分别约为30、200、450 nm。紫外可见漫反射吸收谱显示电极可显著吸收300~600 nm波长可见光,Tauc方程计算电极间接带隙约0.8~1.3 eV,直接带隙约2.0~2.3 eV,Mott-Schottky曲线计算平带电位约1.15 V,三电极载流子浓度分别为3.26×10^(19)、4.63×10^(19)、2.70×1020 cm^(-3)。光电流密度-时间曲线及线性扫描伏安曲线表明电极有良好光电化学响应活性Evs.SCE=1.0 V(饱和甘汞电极)恒电势光照条件下,150 min后0.5、1.0、1.5 C水钠锰矿电极对5 mg/L甲基橙降解率分别为66.3%,70.0%,67.5%,拟合反应速率常数k分别为0.44 h^(-1)、0.48 h^(-1)、0.46 h^(-1)(R2>0.996)。综上,本文研究表明纳米水钠锰矿电极能有效可见光光电催化降解甲基橙等有机污染物。

壳聚糖负载铜催化剂制备及其对甲基橙降解

以壳聚糖(CS)为原料、通过浸渍法,制备壳聚糖负载铜催化剂,通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG)等对其进行表征,结果表明:通过浸渍成功制备了壳聚糖负载铜催化剂,且该催化剂在NaBH 4存在条件下,催化降解甲基橙(MO)染料,且在4 min时,降解率高达94%,且在循环使用5次后降解率仍高达88%。

Fe^(3+)掺杂介孔TiO_2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO_2固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO_3)_3溶液对介孔TiO_2掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe^3/TiO_2催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe^3与TiO_2物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe^3的催化荆Fe^3/TiO_2有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^(-1)、Fe^3与TiO_2物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^(-1)、过氧化氢为0.55 mol·L^(-1)、pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe^3/TiO_2催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe^3与TiO_2物质的量比为0.0005时的Fe^3/TiO_2催化剂,有最大宏观速率常数值,K_0为0.162 35 min^(-1)。

TiO_2光催化降解甲基橙性能的研究

用工业级TiO2(110℃干燥的产品)经焙烧后得到晶粒尺寸为15-30 nm(锐钛矿为主)的二氧化钛纳米光催化剂。用甲基橙降解脱色为模型反应,结合XRD、BET、UV-Vis等表征手段,考察了TiO2焙烧条件与晶粒尺寸和相结构的关系及相应的光催化活性。实验结果表明,锐钛矿的含量为96.7%,晶粒尺寸为24.4 nm时,TiO2光催化降解甲基橙的活性最好。当催化剂用量为0.6 g.L-1,甲基橙溶液质量浓度为20 mg.L-1,pH为3时;光催化反应20 min后,甲基橙的脱色率达到95.60%,CODMn的降解率为72.33%。

纳米ZnO材料制备及其催化降解甲基橙的性能研究

文章针对铸造锌渣制备纳米ZnO及其复合纳米材料进行了研究,尤其是TiO_(2)-MgO-ZnO纳米复合材料作为甲基橙的催化剂具有很好的降解效果,在污水治理中有极大的应用前景,具有很大的推广应用价值。

固溶体Zn_xCd_(1-x)S光催化降解甲基橙水溶液

采用共沉淀法制备固溶体ZnxCd1-xS光催化剂,采用X线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)对ZnxCd1-xS光催化剂的结构和性能进行表征。以甲基橙水溶液为模型反应物,通过可见光催化降解甲基橙水溶液,对固溶体ZnxCd1-xS光催化剂的可见光催化活性进行评价。探讨Zn的摩尔分率(x)对ZnxCd1-xS光催化剂的能带结构、导带电位、价带电位及光催化活性的影响,考察降解温度、催化剂用量、甲基橙水溶液的初始浓度和p H对可见光催化降解甲基橙性能的影响,并对ZnxCd1-xS光催化剂的光催化活性的提高进行了机制分析。结果表明:与Cd S相比,ZnxCd1-xS不仅光催化活性高,而且光稳定性好,可多次循环使用。

秸秆模板法制备多孔纳米二氧化钛及降解甲基橙研究

以五节芒杆芯、玉米杆外皮、玉米杆芯、水稻秸秆5种农用废料秸秆为模板，通过溶胶-凝胶法制备了4类多孔纳米二氧化钛材料，XRD表征证明，煅烧温度为500℃时，纳米二氧化钛材料主要为锐钛矿型材料。二氧化钛材料对甲基橙降解实验研究表明：在甲基橙溶液浓度为20mg／L，体积为10mL时以五节芒杆芯为秸秆且秸秆加入量为2g制备得到的多孔锐钛矿二氧化钛材料，用量为0．1g时，甲基橙降解率达到97．64％。

模板法合成g-C_3N_4光催化降解甲基橙研究

g-C_3N_4具有2.7 eV的禁带宽度、光能利用率高、对热和化学稳定性好、原料廉价易得,合成简单可靠等特点而被认为是较好的光催化剂之一,以g-C_3N_4为催化剂利用太阳能降解污染物对解决环境问题具有重要意义。本文以SBA-15为模板通过热分解制备g-C_3N_4,并采用X射线衍射分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱等对其进行了表征,并选用偶氮染料甲基橙为目标污染物来衡量g-C_3N_4降解有机物污染物的能力。结果发现,模板法能成功制备g-C_3N_4,使用经过4h光催化反应后,MO降解率可达到72%,说明该g-C_3N_4具有较强的降解有机物污染物能力,具有潜在的应用价值。

TiO_(2)/MoS_(2)材料的制备及其催化降解甲基橙的研究

以钛酸丁酯为钛源,MoS_(2)为负载剂,通过溶胶-凝胶法和水热法制备TiO_(2)/MoS_(2)复合光催化剂。通过FT-IR、XRD、DRS、SEM、ERS和N_(2)吸附-脱附等对催化剂组成、形貌及结构进行分析,并且以降解率为评价指标通过光催化甲基橙有机污染物来评价其催化活性。对负载量、复合催化剂用量和pH等进行优化研究。研究发现,TiO_(2)/MoS_(2)复合催化剂稳定性高、催化活性强。0.50 g TiO_(2)/MoS_(2)复合催化剂常温矿化降解50 mL的5 mg·L^(-1)甲基橙溶液的降解率达97.53%。此外,复合材料催化降解甲基橙溶液这一过程符合一级反应动力学L-H方程。

铜冶炼渣/煤基铁炭填料的制备及其降解甲基橙的性能

铜冶炼渣浮选尾渣中的铁含量远高于我国铁矿石的平均品位。为了实现铜冶炼渣选铜尾矿的资源化利用,选取云南某炼铜企业的铜冶炼渣浮选铜尾矿为原料,采用无烟煤为还原剂,利用煤基还原技术制备铁炭微电解填料,并研究所制备铁炭微电解填料对水溶液中甲基橙的降解性能。重点研究了铁炭微电解材料制备工艺参数条件对降解甲基橙的影响。结果表明,在焙烧温度1300℃、焙烧时间60 min、无烟煤用量为铜冶炼渣选铜尾矿质量30%的条件下制备的填料对甲基橙降解的效果最好,提高填料用量可以增加降解效果。在甲基橙初始pH值为2~10的条件下,用填料处理30 min,甲基橙的脱除率接近100%。

席夫碱铜配合物的制备及对甲基橙的降解研究

席夫碱金属配合物在医药、催化、分析等领域有着重要的应用,本文以水杨醛和间氨基苯甲酸反应制得水杨醛缩间氨基苯甲酸席夫碱,并以此席夫碱为配体与铜盐反应,合成了新的铜配合物。并考察了其对有机染料甲基橙的降解效果。结果表明席夫碱铜配合物对甲基橙有明显的降解作用,本论文为席夫碱金属配合物促进有机污水降解提供实验依据。

Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的可控制备及光催化性能研究

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状TiO2纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的TiO2纳米材料作为光催化剂。结果表明,Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的催化降解有机染料甲基橙效果最佳,能在短时间内对有机染料进行有效降解,在紫外光照下其降解效率约为92%。

聚苯胺中间层改性Ti/PbO2电极的制备及其降解性能

引入导电聚合物聚苯胺膜(PANI,polyaniline)对Ti/PbO2电极进行改性,采用两步电沉积法成功制备出Ti/PANI/PbO2电极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、线性伏安扫描(LSV)和交流阻抗(EIS)对制备的电极进行表征,以甲基橙为目标污染物,探讨了PANI的沉积时间对电极性能的影响,并研究了Ti/PANI/PbO2电极对罗丹明B和4-硝基苯酚的降解性能。结果表明,PANI的引入未影响活性层PbO2的晶相结构和形貌特征,但显著提高了电极的析氧电位,Ti/PANI/PbO2的析氧电位可达3.43V。当PANI聚合时间为30min时,电极Ti/PANI-30/PbO2的电化学性能和电催化降解效果最佳。在电流密度为30mA/cm^2、污染物初始浓度为50mg/L、Na2SO4浓度为0.1mol/L的实验条件下,反应120min后,Ti/PANI-30/PbO2对甲基橙、罗丹明B和4-硝基苯酚的去除率分别为99.8%、99.9%和94.0%。

可见光催化剂Ag/Ag2O制备及其对染料脱色降解

介绍了一个简单易行的综合化学实验——Ag／Ag2O可见光催化剂的制备及其对染料的脱色降解，以及其教学设计思路。通过液相沉淀法制备Ag2O,光还原沉积银制备Ag／Ag2O,借助场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）对催化剂进行表征，并以甲基橙降解为模型反应研究其可见光催化降解性能。结果显示，Ag／Ag2O具有优异的可见光光催化性能。该综合实验运用了大学化学基本知识及学生在基础化学实验阶段学习的材料合成、仪器分析等基本技能，将前沿学术发展、最新研究成果和实践技能融入实验教学，使学生了解化学与材料、环境等学科交叉融合的同时，学生的综合能力得到训练，有助于培养学生的创新思维和分析问题、解决问题的能力。

石墨烯负载二氧化钛复合材料及光催化降解甲基橙

以天然鳞片石墨为原料，用改进的Hummers法氧化制备氧化石墨烯，然后用葡萄糖还原制得石墨稀，再用溶胶一凝胶法复合制备了TiO2／2；墨烯的复合材料。用FI-IR、Raman、AFM、SEMvR）3LTGA对石墨烯和TiO2／2；墨烯复合材料进行了表征，并在紫外光照射条件下对比石墨烯、TiO2、TiO：／2；墨烯复合材料对甲基橙的降解效果。结果表明，在紫外光照射下，TiO2的负载率为35％时，TiO2／2；墨烯复合材料光催化降解甲基橙的催化效率明显大于单纯TiO2及石墨烯，光催化4小时后，脱色率达到85％。TiO2／2；墨烯复合材料不失为一种有潜力的光催化降解染料废水催化材料。

BiOCl纳米片微球的制备及其形成机理

以乙二醇为溶剂,采用溶剂热法制备了BiOCl纳米片微球.BiOCl纳米片交织在一起,形成开放的微孔结构.不同条件下合成的BiOCl形貌分析表明,纳米片微球的形成是乙二醇辅助生长的过程:乙二醇的2个氧原子与1个或2个铋离子配位生成含铋多聚络合物.在溶剂热过程中,Bi3+离子催化乙二醇聚合脱水,生成的水分子反过来原位促进金属醇盐的水解,进而缩聚形成Bi–O–Bi结构.Bi–O–Bi单元利用乙二醇的配位交联作用逐步从溶液相汲取流离的铋离子,生长形成更大的BiOCl组装结构.这些BiOCl纳米片单元以晶核为中心呈辐射状生长,最终形成纳米片微球结构.该微球表面微孔结构有利于其对染料的吸附和传质,因而表现出较好的染料敏化可见光光催化活性.

钒掺杂TiO_2粉体的制备及性能

严重的环境和能源问题推动了对以TiO2为主的半导体光催化材料的研究。金属阳离子掺杂TiO2,可以有效地提高光催化材料对可见光的响应及光催化性能。该文作者采用水相法制备以不同比率掺杂钒的TiO2粉体,并用H2SO4溶液浸渍处理,研究掺杂比率对粉体吸收光谱和光催化降解甲基橙的影响。结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光波长响应阈值移至600nm左右,大大提高了TiO2对可见光的吸收;钒的掺杂比率(摩尔分数)为2.5%时,粉体在普通日光灯下照射6h,对甲基橙的降解率达到69%,高于纯TiO2粉体;硫酸修饰则提高了掺杂钒的TiO2粉体的光催化性。

CuS/CdS光催化剂的制备及其光催化性能研究

通过共沉淀法制备CuS掺杂的CdS催化材料(CuS/CdS),用XRD,SEM,UV-Vis和DTG等手段对催化剂的结构和性能进行系统的表征,并采用降解甲基橙染料考察CuS/CdS的可见光催化性能.实验结果表明,CuS的掺杂能够增强CdS在可见光范围的吸收强度,改善CdS的抗氧化能力,进而提高催化剂在可见光作用的氧化降解甲基橙的催化效率.

一个单核钴(Ⅱ)超分子配合物的合成、晶体结构及类Fenton催化性质研究

合成得到了一个配体1,3-二羧甲基苯并咪唑,将其与Co(Ac)_(2)·4H_(2)O在水溶液中反应得到了一个新的单核钴(Ⅱ)配合物,并通过X-射线单晶衍射和元素分析表征了其晶体结构。配合物为一个金属中心与2个配体和4个水分子形成的单核结构,单核结构之间再通过O—H…H氢键及π…π堆积作用组装成三维超分子网络结构。并测试了此配合物的物相纯度、热稳定性质和作为非均相类Fenton试剂的催化性质,测试结果表明,配合物显示了良好的物相纯度,对甲基橙溶液可以达到86.0%的降解率,显示了良好的类Fenton催化性质,表明其是一种潜在的催化降解有机污染物材料。

微等离子弧放电催化水处理技术的研究

采用钛为阳极的微等离子弧放电技术,研究了在模拟废水处理中放电催化效应及其机理,发现该技术对甲基橙有好的放电催化处理效果.甲基橙的脱色程度与峰值电压、脉冲频率、占空比、阳极电极面积等有关.在0.3mo.lL-1的H3PO4电解液中,在峰值电压为550V、脉冲频率200Hz,占空比1∶180、阳极电极面积50mm×50mm条件下,20min内600mL、20mg.L-1的甲基橙溶液脱色率达90%.实验结果表明,该放电催化体系具有协同效果好、能效高、反应器设计要求简单等特点,是一种有发展前景的水处理新技术.