活性炭载体对TiO_2/活性炭中二氧化钛晶粒生长及相变的影响

以活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2／活性炭(TiO2／AC)复合体,并利 用SEM和XRD手段对复合体进行表征,通过Dt2=ktnexp(-E／RT)方程的计算,分析,研 究活性炭对复合体中TiO2晶粒生长及其相变的影响.结果表明:TiO2／AC复合体晶粒粒径 增长的时间比TiO2本体短;TiO2／AC复合体纳米粒子平均尺寸为50nm比TiO2本体小;锐 钛矿向金红石转变的相变温度和晶粒生长最快温度TiO2／AC复合体比TiO2本体高.锐钛矿 和金红石晶粒生长的表观活化能TiO2／AC复合体分别为6.21±1.27和46.5±1.56kJ／mol,TiO2 本体分别为5.76±1.02和36.4±1.14kJ／mol.在锐钛矿阶段和金红石阶段TiO2／AC复合体反应 指数分别为0.19和0.35,而TiO2本体分别为0.13和0.26.原因是活性炭的强吸附力和非晶相 层对TiO2晶粒生长的阻遏作用.

TiO_2/活性炭复合体的制备及其表征

以活性炭(AC)为载体,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/AC复合型催化剂.利用SEM,TG-DTA,XRD,等手段对其组成、结构、尺寸等进行分析和表征,结果表明,该复合材料由碳、钛、氧等3种元素组成,其中TiO2纳米粒子尺寸在20-50nm之间,比本体TiO2纳米粒子尺寸小;在该纳米复合材料中,活性炭作为载体与TiO2结合牢固,存在着某种化学键,TiO2纳米颗粒间不发生团聚,并且活性炭载体的比表面积变化不大.

负载型TiO_2/活性炭的制备及光催化降解罗丹明B研究

通过溶胶凝胶方法以活性炭(AC)为载体,制备负载型TiO2AC,利用SEM、BET、XRD、Ranme、XPS对TiO2AC的组成、结构、尺寸等特征进行分析和表征,并用紫外灯为光源,通过TiO2AC、TiO2粉末和活性炭与TiO2粉末的混合物对可溶性罗丹明B的光催化降解效果的比较,探讨了TiO2AC的光催化性能.结果表明,负载体中的TiO2是由30～60nm的球形颗粒组成,含有Ti,O,C等3种元素,颗粒间不发生团聚,其中一些C元素是由活性炭载体扩散到TiO2颗粒中的.由于活性炭载体与TiO2的协同作用以及高浓度Ti3+的影响,负载型TiO2AC的光催化活性大.当TiO2AC在250℃空气中热处理2h,再在氮气保护下500℃热处理2h,TiO2的质量分数为(18±0.3)%时,负载型TiO2AC对罗丹明B的光催化降解的表观反应常数k最大,为0.0077min-1.

活性炭比表面积、孔径对TiO_2/AC光催化活性的影响

以不同孔径和比表面积的系列活性炭(AC)为载体,通过溶胶-凝胶法制备得到TiO2/AC负载型光催化剂。利用氮气吸附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对复合催化剂进行表征,并对其进行动态甲苯光降解研究。结果表明:比表面积大、大中孔道丰富的活性炭更适合于负载TiO2制备TiO2/AC复合光催化剂,并且具有更好的光催化活性和延长催化剂的失活时间,对甲苯最大降解率可达97%,失活时间可达11 h,适宜的填充量有利于提高光降解效果。

活性炭/树脂负载TiO_(2)光催化净化甲醛实验研究

分别采用溶胶-凝胶法和离子交换法研制了新型复合光催化材料TiO_(2)/AC和TiO_(2)/CER,并对甲醛进行紫外光催化净化实验,研究考察TiO_(2)负载情况、紫外光强度、空气湿度对室内空气中甲醛净化的影响。结果表明,活性炭对TiO_(2)的负载效果好于树脂,随着紫外光照强度和湿度的提高,TiO_(2)/AC和TiO_(2)/CER对甲醛吸附效果有所增强,但TiO_(2)/AC光催化效果明显优于TiO_(2)/CER。在相对湿度为30%、紫外照射强度18.5μW/cm 2工况下,TiO_(2)/AC对甲醛的降解率为85%,TiO_(2)/CER对甲醛的降解率为69%,高于未负载TiO_(2)时活性炭的47%,树脂的62%。湿度增加,树脂发生溶胀,TiO_(2)与甲醛分子间形成晶界壁垒而降低净化性能。该研究对新型复合光催化材料的研发及室内空气中甲醛净化技术开发具有参考价值。

TiO_2/活性炭光催化技术应用于印染废水深度处理的研究

通过TiO2/活性炭光催化剂的光催化氧化作用,对印染废水的生化处理出水进行深度处理,考察了pH值、催化剂负载次数、光照时间、催化剂投加量等因素对处理效果的影响。结果表明,催化剂负载次数为4次,光照时间30 min,催化剂投加量为3 g时,处理效果最佳,出水COD达到50 mg/L,色度为2,满足印染行业回用水的标准。

用超临界异丙醇流体制备TiO_2／活性炭复合材料

在存在超临界异丙醇介质的条件下,将钛酸异丙酯与活性炭反应生成具有光催化与吸附性能协同效应的TiO_2/活性炭复合材料.产生协同效应,可使低浓度污染物快速地表面富集和吸附净化,加快了污染物的光催化降解速率,TiO_2的光催化作用又促使被活性炭吸附的污染物向TiO_2表面迁移,使活性炭吸附能力得以恢复,实现了吸附剂的原位再生.

TiO_2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附研究

以自制的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜作为吸附剂,以亚甲基蓝为目标污染物,研究了亚甲基蓝初始浓度、温度、TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、pH等对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附去除亚甲基蓝的影响,并研究了TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的Zeta电位、接触角、光催化再生性能。结果表明:(1)静态吸附时,随着亚甲基蓝初始浓度增加,亚甲基蓝吸附去除率总体降低;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、温度应根据实际情况综合考虑;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对溶液pH适应性强。(2)动态吸附时,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜填充量增大,吸附穿透时间逐渐延长。(3)紫外光还是太阳光再生,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜均具有很好的应用价值,且至少可以使用8次以上。(4)紫外光和太阳光再生1次后,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的接触角为131.54°,表现出很强的疏水特性,随着再生次数增加,接触角总体变小。

水热法制备Ag-TiO_2/活性炭可见光催化剂及降解甲醛废水性能研究

以水热法制备了Ag-TiO2/活性炭可见光催化剂,在自制光催化反应箱中研究了对甲醛废水进行光催化降解的可行性。结果表明,甲醛浓度在25mg/L,其最佳工艺条件为:反应pH为7,催化剂用量为4g/L,反应时间为4h,。在该最佳条件下,Ag-TiO2/活性炭光催化剂在30W日光灯和30W紫外灯下对甲醛的降解率十分接近,分别达到79.56%和84.78%,表现出了较高的可见光催化活性。

溶胶-凝胶法制备前驱物对TiO2/活性炭活性的影响

以无水乙醇为溶剂,二次蒸馏水、浓盐酸及钛酸丁酯的用量为实验参数,考察他们对TiO2溶胶粘度的影响,利用溶胶凝胶法分别制备4种不同的TiO2溶胶,浸涂在活性炭上,形成纳米TiO2/活性炭(TiO2/AC)复合体,通过使用TG-DTA,QELS,SEM,XRD及BET方法考察制备的前驱物对TiO2/AC光催化活性的影响及TiO2凝胶/AC在热处理过程中的物理化学变化.结果表明:TiO2溶胶粒度小:TiO2纳米颗粒在活性炭上分布均匀;不发生团聚所得的TiO2/AC复合体光催化活性强.

附载光催化剂TiO_2/活性炭光催化氧化NO_2^-的研究

探讨了光催化剂TiO2/C的制备条件和不同制备条件对NO2-的光催化氧化效果.研究表明,制备TiO2/C的最佳条件为:Ti(OCH3)4的用量为10ml,附载光催化剂样品在400℃下焙烧5h,TiO2/C的用量为0.5g时光催化效果最好.

微乳液法制备纳米TiO_2/活性炭复合体的研究

纳米TiO2是一种高效的光催化剂,而光催化剂的制备和固化是光催化技术应用的关键。采用油酸/正丁醇/NaOH溶液制备了纳米TiO2/活性炭复合材料。用微乳体系制备出纳米二氧化钛前驱体,然后由表面活性剂稳定和保护的纳米粒子在氢键吸附等作用力下包覆于活性炭载体的表面。用热重-差热分析、扫描电镜、红外光谱法对其结构进行分析。结果表明:所制得TiO2粒径为20 nm左右,呈球形分布于活性炭表面。用分光光度法测得TiO2的包覆率为28.2%。

微米级TiO_2/AC催化剂在光催化-膜分离耦合反应装置中降解酸性红B废水

采用X射线衍射分析、扫描电镜分析和傅里叶红外光谱分析对溶胶-凝胶法制得的负载型微米级Ti O_2/活性炭(AC)催化剂性能进行了表征,并对其在光催化-膜分离耦合反应装置中光催化降解酸性红B废水时的性能和膜通量的影响进行了研究。结果表明:在最佳煅烧温度400℃时负载的Ti O_2以锐钛矿为主,与载体活性炭之间以Ti—O—C键结合,且分布较为均匀;微米级Ti O_2/AC催化剂的光催化降解性能随其煅烧温度的升高和粒径的减小而均呈现为先增加、后降低的趋势,Ti O_2/AC对膜通量的影响则随煅烧温度的升高和粒径的减小而呈先降低、后增加的趋势,且Ti O_2/AC粒径以10.272μm为宜。椰壳活性炭为载体的Ti O_2/AC催化剂的光催的化降解性能高于褐煤活性炭为载体的,且前者对膜通量的影响更小。微米级Ti O_2/AC催化剂的光催化降解性能高于商业Ti O_2的,且对膜通量的影响比商业Ti O_2的低。

过渡金属掺杂TiO_2/活性炭复合体的制备及双协同光催化性能

以活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法分别制备了Fe、Ag、Zn、Mn和Cr过渡金属离子掺杂TiO2/活性炭(X-TiO2/AC,X-TA;X:过渡金属离子)复合体,利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、电子自旋共振谱(ESR)和荧光光谱(FS)对其结构进行表征.以罗丹明B的光催化降解为探针实验,评价掺杂负载型复合体的双协同光催化性能和使用寿命,提出双协同光催化扩增机制,并探讨了掺杂率和负载率对双协同扩增效果影响.结果表明:通过活性炭吸附和离子掺杂对TiO2光催化性能表现出双协同扩增作用,导致X-TA对罗丹明B的降解速率常数kapp大于掺杂X-TiO2粉体和TA负载体之和.同时,掺杂率和负载率共同影响协同效应,当Fe离子掺杂率和Fe-TiO2负载率分别为0.3%和10%时,Fe-TA复合体kapp最大为0.0208min-1.另外,过渡金属离子掺杂对TiO2光催化性能提高程度按掺杂离子Ag、Zn、Mn、Cr、Fe递增.掺杂后金属离子的价态、得电子能力、比表面积和掺杂TiO2颗粒尺寸上的差异决定了不同离子掺杂负载型复合体催化性能不同,复合体寿命降低的主要原因是由于活性组分从载体上流失所引起.

UV/活性炭/TiO_2光降解苯系物的动态测试研究

动态测试法能较好地模拟室内环境温度、相对湿度、空气交换及有害物释放速率等环境条件,能更真实可靠地反映净化材料在室内环境条件下对气态污染物的净化能力。本文通过动态测试法研究了UV/活性炭(AC)/TiO_2光降解苯系物的效率。系统地研究了紫外光直接氧化、AC吸附以及UV/AC/TiO_2光降解苯系物的净化能力,并考察了氧气、相对湿度对UV/AC/TiO_2降解活性的影响。结果表明,在254nm紫外光波长下,适度的氧气含量和湿度环境能显著提高UV/AC/TiO_2降解苯系物的活性。因此,动态测试法能对不同净化材料的净化效率和降解速率进行有效的评价,对建立科学的空气净化器的性能测试方法具有重要的意义。

高热稳定性有序介孔TiO_2/活性炭制备及其孔-孔协同光催化性能

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂和钛酸四丁酯分别为造孔模板和钛源,通过超声辅助溶剂挥发自组装技术制备有序介孔氧化钛(ordered mesoporous Ti O2,OMPT)及其活性炭负载体(ordered mesoporous Ti O2/AC,OMPTA).为探讨OMPTA结构与性能之间的关系,采用超声辅助溶胶-凝胶技术合成了无孔氧化钛/活性炭(nonporous Ti O2/AC,NPTA)负载体,利用热重-差热(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、氮气吸附-解吸、透射电子显微镜(TEM)和紫外漫反射(DRS)等手段对制备材料结构进行表征.以酸性红B(acid red B,ARB)的光催化降解为探针实验,评价OMPTA的光催化性能和使用寿命,提出了孔-孔协同光催化扩增机制,并探讨了催化条件(染料浓度、催化剂浓度和溶液p H)对协同扩增效果的影响.结果表明:相对于纯OMPT,OMPTA具有晶粒生长的高活化能、较小的粒径尺寸和对有序介孔结构的高热稳定性,这归功于活性炭的吸附力和非晶相层对晶粒生长的阻碍作用.由于孔-孔协同光催化扩增效应,导致OMPTA在NPTA、OMPT-AC、OMPT、P25和NPT中具有更高的催化活性.热处理温度强烈影响OMPTA的光催化活性,其中OMPTA-500具有最高的光催化活性,这归功于其具备完善的结晶性、相对高浓度的羟基和Ti3+离子.同时,OMPTA-500在重复使用过程中也具有很高的光催化性能.当使用OMPTA-500为催化剂对ARB降解时,最佳的催化条件为催化剂浓度1 g/L,ARB浓度15 mg/L,p H 5.

负载型二氧化钛光催化氧化甲醛废水的动力学研究

以颗粒活性炭为载体,钛酸丁酯、乙醇为原料,采用sol-gel法制备了TiO2-活性炭复合材料(TiO2/AC)。同时采用紫外灯为光源,考察了不同TiO2/AC复合材料投加量以及不同甲醛废水初始浓度对光催化反应速率的影响。结果表明:TiO2/AC复合材料光催化甲醛废水的动力学表现为Langmuir-Hinshel-woof一级反应动力学规律。

电压区间及开路电压对电容去离子性能影响研究

探究三电极工作体系下电压区间及开路电压对电化学除盐性能研究。选择活性炭、TiO2/活性炭两种电极材料作为研究对象,依据体系的开路电压,设置不同的工作电压区间,采用循环伏安法获得电极的比电容值。结果表明,工作电压区间越大,电极比电容越大;越远离开路电压的电压区间,电极比电容越大。同时,TiO2在特定烧结温度下,具有特定的晶形结构并呈现出不同的表面电位。300℃时,TiO2颗粒表面电位最小(负值),TiO2/活性炭电极比电容最大。由此可见,改变电极材料的工作电压区间,可有效提高电化学除盐效率。