TiO_2/斜发沸石光催化降解罗丹明B的研究

制备了一系列TiO2/斜发沸石催化剂(不同焙烧温度、不同粒度和不同负载量),它们在紫外光照射下可降解有机染料罗丹明B(RhB).发现焙烧温度为500℃、粒度为180—200目、TiO2实际质量分数为6.18%的催化剂样品活性较好.将其与P25对比,发现其降解速率虽低于P25(紫外光照84 min,P25COD变化率为100%,而焙烧温度为500℃的TiO2/斜发沸石催化剂经紫外光照5.5 h,COD变化率为71.8%),但是TiO2/沸石催化剂易于回收再利用,而纯P25因为颗粒细小,沉降速率慢,而不能快速分离.用XRD、TEM、BET、TG-DTA和紫外可见漫反射等方法表征了这些催化剂,结果表明催化剂比表面积增大有利于催化活性的提高.

活性炭纤维负载柠檬酸铁活化过硫酸氢钾降解罗丹明B的研究

以ACF(活性炭纤维)为载体,制备出一种新的非均相催化剂ACF@Cit-Fe/S〔将Cit-Fe(柠檬酸铁)负载在ACF表面并引入S元素〕,并采用SEM-EDS(电镜-能谱)、XPS(X射线光电子能谱)对其进行表征,研究其活化PMS(过硫酸氢钾)降解染料RhB(罗丹明B)的降解效果.结果表明:①ACF表面成功负载了Cit-Fe和S元素,Cit-Fe和S元素的掺杂增强了ACF催化PMS的性能,能有效降解染料RhB,反应120 min时RhB的脱色率达98%.②ρ(ACF@Cit-Fe/S)、c(PMS)对RhB降解有一定的影响,ρ(ACF@Cit-Fe/S)为0.5 g/L、c(PMS)为6 mmol/L是降解RhB(10 mg/L)的最佳投加量.③温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,通过计算得出活化能为39.47 kJ/mol,降解过程是一个表面反应控制过程.④以叔丁醇、甲醇、苯酚为分子探针的自由基清除试验显示,SO 4-·(硫酸根自由基)和HO·(羟基自由基)是降解反应过程中主要的自由基,其主要存在于催化剂表面及其周围.研究显示,ACF@Cit-Fe/S能用于活化PMS的高级氧化体系中,ACF@Cit-Fe/S表面丰富的电子转移过程导致其活化PMS的能力增强,从而促进SO 4-·和HO·的产生,提高RhB的降解效率.

氯离子活化过氧乙酸对罗丹明B的降解性能及机理研究

为解决传统H_(2)O_(2)(过氧化氢)体系对高盐特性染料废水去除效率低的问题,筛选合适的氧化剂迫在眉睫.PAA(过氧乙酸)因具备氧化还原电位较高、裂解所需键能较低、对pH适应范围更广等优点具有巨大的应用潜力.因此,采用高浓度梯度Cl^(-)活化PAA用于去除RhB(罗丹明B),通过对比不同体系的降解效果、控制Cl^(-)浓度和PAA投加量等反应条件,探究Cl^(-)/PAA体系降解RhB的催化性能及反应机理.结果表明:①Cl^(-)/PAA体系对RhB的氧化能力远高于Cl^(-)/H_(2)O_(2)体系,并且RhB降解过程符合拟一级反应动力学模型,提高氧化剂PAA的投加量和催化剂Cl^(-)的浓度、降低初始RhB浓度均有利于目标污染物的去除.②在初始RhB浓度为10 mg/L、PAA投加量为2.0 mmol/L、Cl^(-)浓度为400 mmol/L后续处理条件下,10 min内RhB的降解率达到96.2%.③pH对RhB的降解影响微弱,Fe^(3+)促进了RhB的降解,K^(+)对降解过程轻微抑制,NO_(2)^(-)、CO_(3)^(2-)、HCO_(3)^(-)则表现出非常显著的抑制作用,脱色率分别降低了70.8%、83.8%和90.8%,而Mn^(2+)、SO_(4)^(2-)对RhB降解无显著影响.④RhB在超纯水、自来水及反渗透水不同水源中的降解率无明显变化,具有良好的应用前景;结合自由基捕获试验及电子自旋共振证明,Cl^(-)/PAA体系中产生的乙酰氧基、乙酰过氧基及单线态氧是在RhB降解中起主导作用的活性物质.研究显示,Cl^(-)活化PAA对去除罗丹明B具有较高的催化活性,通过模拟实际废水证明Cl^(-)/PAA是一种可行的高级氧化技术.

CNTs/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)光催化剂的制备及其光降解罗丹明B性能

水的污染越来越严重,利用太阳光光催化降解水中的污染物在未来的发展中具有非常重要的作用。通过简单的化学沉淀法,将CNTs复合到Bi_(12)O_(17)Cl_(2)表面上,得到一系列CNTs/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合材料,并用XRD、TEM、UV⁃visDRS和PL表征方法对催化剂的结构特点、形貌特征和光学性质等方面进行了测量表证。结果表明,对比单一相Bi_(12)O_(17)Cl_(2),CNTs/Bi_(12)O_(17)Cl_(2)复合材料表现出优异的降解污染物的活性、良好的光催化稳定性能和循环性能。通过捕获实验,发现超氧自由基(·O_(2)^(-))与空穴(h^(+))是主要的活性物种,并推测其降解反应的可能机理。这项研究为提高催化剂的光催化性能提供了一种廉价、简便的改性方法,对其他高效光催化剂的合成具有一定的指导作用。

煤气化飞灰合成有序介孔纳米氧化硅及其吸附罗丹明B的性能

煤气化飞灰是煤气化产生的固体废物,其产量逐年增多。受建材市场需求减弱的影响,煤气化飞灰制备建工建材的传统利用方式受限,亟待寻求高附加值利用技术。以煤气化飞灰为硅源制备硅基材料可实现其高附加值利用,但硅提取效率低及所制备材料性能较差限制了该技术的应用。基于此,以Shell粉煤气化飞灰为硅源,采用微波加热碱溶(微波法)提取硅-水热合成两步法制备了有序介孔纳米氧化硅(mSiO_(2)),并对比了微波法和常规水热法在提取Shell粉煤气化飞灰中硅元素,以及以2种方法所得提取液为硅源制备的氧化硅性能上的差异。采用小角XRD、N 2吸附/脱附、TEM、FTIR和Zeta电位等方法对所制备纳米氧化硅的结构、形貌、官能团和表面电位进行表征,并研究了其对废水中染料罗丹明B(RhB)的吸附性能。结果表明:微波法能快速、高效、选择性地提取煤气化飞灰中的硅元素,碱灰比(NaOH与煤气化飞灰的质量比)为0.5、反应时间为30 min时硅的提取率达20.2%,且除低浓度的铝元素外,无其他杂质元素溶出,利于高纯度纳米氧化硅的合成。碱灰比在0.5~1.5时,相同条件下,微波法提取的Si元素浓度为水热法的2.4~3.3倍。采用微波加热碱溶提取硅-水热合成两步法制备的氧化硅为高度有序的介孔材料,比表面积高达1069 m^(2)/g,孔体积高达1.02 cm^(3)/g,孔径在2~6 nm,Zeta电位为-63.2 mV。mSiO_(2)对废水中RhB具有良好的吸附能力,室温下可在10 min内将溶液中的RhB吸附去除90%以上,最大去除率达96%,是以水热法所得提取液制备的介孔氧化硅的1.9倍。mSiO_(2)良好的吸附性能归因于其多孔结构和丰富的表面负电荷。吸附RhB后的纳米氧化硅可通过煅烧再生。良好的吸附能力和易再生优势,使其在吸附领域具有广阔应用前景。

负载零价铜的纳米多孔碳材料催化氧化罗丹明B的研究

以铜基MOF (HKUST-1,[Cu3(BTC)2],BTC为1,3,5-苯三甲酸)为模板,利用一步碳化法制备负载零价铜的纳米多孔碳材料NPC@Cu。以此NPC@Cu为催化剂,活化过一硫酸氢钾(PMS),在常温常压下异相催化氧化处理模拟的偶氮染料废水。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行表征,并研究反应过程中催化剂投加量、氧化剂投加量和初始pH值对降解效率的影响。实验结果表明,在催化剂用量为0.1 g/L,PMS浓度为2.00 mmol/L,pH值为7的条件下,反应进行45分钟后,浓度为0.10 mmol/L的RhB降解率可达到100%。通过自由基捕捉实验,证明体系中存在SO4–·和·OH两种自由基,表明NPC@Cu是一种性能良好的催化材料。

吸附法去除废水中染料罗丹明B的研究

针对废水溶液中的污染物罗丹明B,先在碱性条件下制备一种多孔二氧化硅复合材料(PSCs),探究该材料对水溶液中阳离子染料罗丹明B(RhB)的吸附性能,对吸附过程进行了动力学模型及等温线模型的研究,并推断吸附机理。结果表明,溶液pH值在3.0~7.0范围内,PSCs对罗丹明B的吸附效果良好,染料初始浓度为10 mg/L时,PSC-1对RhB的吸附率可达97.9%,染料初始浓度为50 mg/L时,PSC-1对RhB的吸附量为45.3 mg/g。PSCs对罗丹明B的吸附符合准二级动力学模型及Freundlich模型,PSC-3对罗丹明B的吸附也符合Langmuir模型,其对RhB的吸附主要通过静电作用及氢键作用实现。实验结果可为染料废水的处理提供理论依据和数据支持。

MIL-53(Fe)/g-C_(3)N_(4)复合材料可见光催化活化过一硫酸盐去除水中罗丹明B的效能及机理

利用溶剂热法成功制备了绿色高效、稳定性好的可见光催化复合材料MIL-53(Fe)/g-C_(3)N_(4),采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)和X射线光电子价带能谱(VBXPS)等手段表征了复合材料的形貌、结构和光催化性能,研究了MIL-53(Fe)/g-C_(3)N_(4)复合材料可见光催化活化过一硫酸盐(PMS)去除水中有机污染物罗丹明B(RhB)的效能和反应机理。结果表明:MIL-53(Fe)和g-C_(3)N_(4)复合后形成了异质结,减小了电子-空穴复合概率;复合材料拥有更窄的禁带宽度和更宽的光响应范围,从而加速了PMS的活化;当MIL-53(Fe)∶g-C_(3)N_(4)复合摩尔比例为3.5∶1时,MIL-53(Fe)/g-C_(3)N_(4)/PMS/Vis体系能够在50 min内完全去除50 mg/L的RhB;随着催化剂/PMS投加量的增加,RhB的去除效果显著提高;该体系在pH=3~9范围内对RhB均有优异的去除效能;无机阴离子HCO_(3)^(-)能够促进RhB的去除,而HPO_(4)^(-)有明显的抑制效果;复合材料光催化协同活化PMS产生h^(+)、HO·、SO_(4)·、O_(2)·、^(1)O_(2)多种活性物种,它们共同作用,从而提高了水中有机污染物RhB的去除效果。

浓度对罗丹明B水溶液荧光强度影响研究

配制了较宽浓度范围(10^(-1)~10^(-5)g/L)的罗丹明B水溶液,测量其发射光谱。结果表明:荧光强度随溶液浓度的升高先增大,后降低。在低浓度范围内(10^(-3)~10^(-5_)g/L),荧光强度与罗丹明B溶液浓度有很好的线性关系,并且拟合出经验公式;当浓度大于5×10^(-3)g/L时,荧光强度与罗丹明B溶液浓度近似成e指数关系,并且随着溶液浓度的增大,荧光强度减小,最大荧光强度的发射波长λem红移(即向波长增大的方向移动)。更重要的是,利用拟合的公式,通过荧光强度的测量推算出的溶液浓度与配制的浓度值符合很好,说明反测量溶液浓度方法的可行性与准确性,本工作对于实现罗丹明B溶液溶度快速、准确测量有重要意义。

铁锰复合阴极MFC-EF耦合系统产电及降解RhB效能

为实现微生物燃料电池(MFC)微电的原位利用,结合电芬顿(EF)技术的优势,构建MFC-EF耦合系统.为进一步提高该耦合系统性能,在Fenton催化剂铁的基础上引入类芬顿(Fenton-like)催化剂锰,制备出铁锰双金属复合阴极(FeMnO x/CF复合电极,其中CF指碳纤维刷),并与碳纤维(CF)无负载电极、Fe&Fe 2 O 3/CF复合电极对比,探究MFC-EF耦合系统的电化学性能及其对目标污染物罗丹明B(RhB)的降解效果.结果表明,铁锰复合电极成功负载了Fe和Mn的二元金属氧化物,提高了耦合系统的最大输出功率(5.47 W/m 3),降低了电池的内阻(109.00Ω),提高了RhB的去除率(91.60%)和矿化率(30.84%).此外,FeMnO x/CF复合电极摆脱了常规Fenton体系对阴极液pH的严格限制,扩大了MFC-EF耦合系统的阴极液pH范围.本研究实现了污染物处理过程中的资源再生和利用,有望为实际染料废水处理提供新的思路.

污泥生物炭活化过硫酸盐介导产单线态氧降解罗丹明B

以污水厂填埋污泥为原料,在不同热解温度下制备了污泥生物炭(SBC),发现SBC能够高效活化过一硫酸盐(PMS),促进罗丹明B(RhB)降解,且900℃下制备的SBC降解RhB的速率常数(0.071 min^(-1))分别为300和600℃下制备的SBC的7.1和4.7倍.SBC/PMS体系中RhB的降解速率随着PMS剂量(0.2~0.8 mmol·L^(-1))的增加逐渐增加,达到0.8 mmol·L^(-1)后,继续增加投加剂量(1.6~3.2 mmol·L^(-1))降解速率变化不明显;随着工作pH的提高(1~13),SBC/PMS体系中RhB的降解速率逐渐降低.光谱学分析显示,热解温度的升高会使官能团减少,提高SBC本身与PMS和RhB的电子传递速率,促进RhB高效降解.淬灭实验结果显示,SBC/PMS/RhB体系中产生的主要活性氧物种为~1O_(2),其浓度约为1.5×10^(-10)mol·L^(-1).本研究有望揭示SBC活化PMS处理难降解有机污染物的潜力,阐明SBC在高级氧化过程的主要催化机制.

Ag-AgI/Bi_(2)WO_(6)光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法合成了Bi_(2)WO_(6),并以Bi_(2)WO_(6)为载体负载AgI,用光诱导法制备了复合光催化剂Ag-AgI/Bi_(2)WO_(6)。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和选区电子衍射分析对制备的光催化剂样品进行表征,并通过光催化降解罗丹明B。研究了光催化剂Ag-AgI/Bi_(2)WO_(6)的光催化性能。结果表明,光催化剂Ag-AgI/Bi_(2)WO_(6)对罗丹明B的降解效果较好,降解率达到99.8%,重复使用5次后对罗丹明B的降解率为95.5%。光催化降解和重复性试验结果表明,负载Ag-AgI的复合光催化剂Ag-AgI/Bi_(2)WO_(6)较纯Bi_(2)WO_(6)展现出更优良的光催化活性,且具有良好的稳定性。

TiO_(2)/BiOI的制备及其可见光催化性能

通过溶剂热法制备了TiO_(2)/BiOI复合催化剂,使用了场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)光谱仪等表征手段对TiO_(2)/BiOI复合催化剂进行表征,研究了其在可见光下对罗丹明B(RhB)的光催化降解活性。结果表明,制备的TiO_(2)/BiOI复合催化剂具有纳米花状结构及异质结构,相比BiOI,TiO_(2)/BiOI复合催化剂具有更低的光生电子-空穴(e^(-)-h^(+))复合速率以及更大的比表面积,可增强其光催化活性;在可见光照射下,TiO_(2)/BiOI复合催化剂在40 min内对RhB的降解率可达99.9%。同时通过活性粒子捕获实验来探究复合催化剂的光催化降解机制,结果表明空穴(h^(+))和超氧自由基(·O^(2-))在其光催化降解RhB的过程中起主要作用。

辉光放电电解等离子体降解水体中的罗丹明B

用辉光放电电解等离子体(GDEP)对模拟染料废水罗丹明B(RhB)的降解过程进行了研究.通过发射光谱法测定了GDEP产生的活性粒子,采用紫外光谱分析了放电电压、溶液浓度、pH、Fe^(2+)等对RhB脱色率的影响,并用电导率仪和酸度计测定了降解过程中溶液的电导率和pH的变化,同时结合红外光谱粗略探讨了降解机理.结果表明,在最佳电压为600 V和放电60 min时,200 m L 20 mg·L^(-1)RhB的脱色率可达95.4%,降解过程符合动力学准一级反应;降解过程中溶液的电导率先增大后减小,溶液的pH呈现先减小后增大的趋势,说明在放电过程中产生了大量带电离子及酸性中间产物;加入0.03 mmol的Fe^(2+)对RhB的降解有催化作用,在pH=3.19条件下,放电5 min可使RhB的脱色率达到98.3%;羟基自由基(·OH)对RhB的降解起关键作用.

微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0.8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92.7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h^+)>超氧阴离子自由基(·O2^-)>光生电子(e^-)>羟基自由基(·OH).

可见光驱动下氧掺杂氮化碳活化过硫酸盐降解罗丹明B

采用双氧水溶剂热处理法处理石墨相氮化碳(g-C3N4)合成氧掺杂石墨相氮化碳(O-g-C3N4),并通过SEM、XRD、XPS、UV-visDRS等技术手段对O-g-C3N4进行表征.结果表明,O-g-C3N4表面光滑度降低,纳米片层呈现阶梯状形貌,可见光吸收性能和催化性能有了明显提高.同时,该改性方法能够有效地通过取代sp2杂化N原子的方式将O原子掺杂到g-C3N4中.以波长为430 nm的LED灯作为可见光光源,将O-g-C3N4用于活化过硫酸盐降解罗丹明B(RhB).结果表明,该实验体系能够大幅度提高RhB的去除率.当所加LED灯的电源功率为18.00 W,O-g-C3N4投加量为0.08 g·L^-1,PS投加量为1.428 g·L^-1,溶液初始pH为5.6时,反应30 min后,浓度为10 mg·L^-1的RhB的降解率可以达到97.8%,矿化率可达9.738%.

基于气体模板法制备的多孔g-C_(3)N_(4)对罗丹明B的降解效果及机理

为了处理废水中的染料大分子有机污染物,以NH_(4)Cl为气体模板,通过高温煅烧法制备多孔氮化碳(PCN),使用XRD、SEM、TEM、FT-IR、UV-vis、XPS和BET等分析方法对催化剂进行了表征,并以水中罗丹明B(RhB)的降解率为评价标准,考察了样品的光催化性能和活性物种。结果表明:PCN在不改变氮化碳(g-C_(3)N_(4))基本结构的基础上显著提高其光吸收能力和光催化活性;与g-C_(3)N_(4)相比,当前驱体中NH_(4)Cl添加量为55%时,样品的比表面积由13.878 m^(2)·g^(−1)增至28.548 m^(2)·g^(−1),TOC去除率由85.7%增至95.8%,降解速率和光电流密度分别是g-C_(3)N_(4)的2倍和2.5倍;在光催化降解RhB的过程中,·O_(2)^(−)是起主要作用的活性物种。多孔结构有利于提高比表面积以吸附更多的有机物大分子,并且为光催化反应提供更多的活性位点。煅烧过程中氰基的生成减少了光生电子和空穴的复合,载流子的寿命变长,二者的共同作用使PCN的光催化性能大幅提升。本研究成果可为开发新型光催化剂和建立RhB的降解方法提供参考。

基于原位电生成活性氯体系对有机废水的降解

以含氯盐罗丹明B(RhB)模拟废水为研究对象,利用Ti/RuO_(2)-IrO_(2)为阳极、纯钛板为阴极的Ti/RuO_(2)-IrO_(2)-Ti电化学体系进行电化学降解研究。文章讨论了电解质种类、电解质浓度、电流密度和初始p H对Rh B脱色速率的影响。结果表明:与Na_(2)SO_(4)相比,电解质为NaCl时Rh B的脱色率更高;电流密度的增加有利于Rh B的脱色和活性氯的生成;RhB溶液在酸性条件下的脱色速率远高于碱性条件下的脱色速率。通过阳极伏安特性法分析不同电解质以及有无RhB体系下的电极反应,并推测出不同电解质体系对Rh B脱色效果存在差异的原因,并对反应过程中RhB溶液进行紫外光谱分析。结果表明:在NaCl体系中,体现RhB色度情况(λ=554 nm)的吸收峰的强度随时间下降,而λ=283.5 nm处体现RhB共轭结构的吸收峰的强度则升高。这表明RhB没有被彻底去除,而是被活性氯攻击生成含有共轭结构的中间产物。

Ag纳米立方体边长对表面增强拉曼散射强度的影响

利用水热法,通过改变反应温度、反应时间和前驱体浓度等参数成功制备不同边长的Ag纳米立方体,探讨Ag纳米立方体边长对表面增强拉曼散射(SERS)强度的影响。结果表明,随着Ag纳米立方体边长的增加,SERS强度先增大后减小。当Ag纳米立方体边长为75 nm时,SERS强度达到最大值。以75 nm的Ag纳米立方体为SERS衬底,以典型的纺织废水污染物罗丹明B(Rh B)为探针分子,探究SERS强度的变化。结果显示,Rh B溶液的浓度低至10^(-6)mol/L时仍可检测到SERS信号。因此,Ag纳米立方体可以作为一种灵敏度较高的SERS衬底,用于检测低浓度污染物。

铁锰矿类Fenton异相光催化降解有毒有机染料

选取6种天然铁锰矿石为光催化剂,以可见光(λ>420nm)照射下活化H2O2降解有机染料罗丹明B(RhodamineB,RhB)为探针反应,筛选出活性较高的天然矿石(磁赤铁矿)催化降解RhB及2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol,DCP).实验表明,可见光下磁赤铁矿在pH=7.0的介质体系,H2O2浓度为3×10-3mol·l-1条件下可有效降解RhB.通过反射紫外光谱、原子吸收分光光度法、XRD初步表征了磁赤铁矿组成结构;采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、红外光谱(IR)、总有机碳(TOC)测定等方法,研究了其可见光照射下对RhB光催化降解特性.结果表明,在实验条件下RhB矿化率达60%,DCP矿化率达到63.93%.利用电子自旋捕捉技术(ESR)跟踪测定RhB降解过程中氧化物种,表明催化降解过程涉及羟基自由基(·OH)氧化过程.拟定异相矿石类Fenton体系与传统均相Fenton体系相比,具有反应介质pH范围宽(3.0—7.0)、可见光激发及催化剂易得廉价等优势。