生物炭热解温度对TiO_(2)/生物炭复合材料光催化降解甲基橙的影响

以热解法制备不同温度的玉米秸秆生物炭(BC-i)(i=400℃、500℃、600℃、700℃、800℃和900℃),并通过超声辅助真空浸渍法制备了一系列TiO_(2)/生物炭复合材料(TBC-i)。结果表明:TBC-i光催化活性的提高可归因于生物炭良好的结构特性、BC与TiO_(2)之间增强的化学相互作用以及促进的光生电子-空穴的分离和转移效率。TBC-i的光催化活性均高于纯TiO_(2),TBC-800表现出最佳的光催化活性,在催化剂投加量为7g/L时,TBC-800催化剂经模拟日光照射270min后对50mg/L MO的去除率为93.02%。TBC-i复合材料的制备在一定程度上为模拟有机污染物在太阳光下的降解提供了思路。

TiO_(2)/生物炭复合材料的制备及应用研究进展

TiO_(2)是一种半导体材料,具有优异的光催化活性,良好的稳定性和较低的成本,但存在禁带宽度大,生电子-空穴易复合等缺点。生物炭因具有疏松多孔的结构、比表面积大,表面官能团丰富易修饰等特点而成为性能优异的载体材料。两者结合得到的TiO_(2)/生物炭复合材料表现出了良好的可见光响应性、优异的电子传输能力、吸附能力强、电子-空穴复合少等优势,在水污染处理方面有着广阔的应用前景。本文综述了TiO_(2)/生物炭复合材料的制备及改性的方法,阐述了复合材料所表现的协同效应及光催化机理,归纳总结了目前TiO_(2)/生物炭复合材料在处理不同污染物的应用,并展望了TiO_(2)/生物炭复合材料的发展前景和方向。

管状结构TiO_(2)@生物炭复合材料的制备及光催化降解染料废水性能研究

以芹菜茎、钛酸四丁酯为主要原料,利用浸渍-煅烧两步法成功制备出管状结构TiO_(2)@生物炭复合材料。SEM图片显示复合材料保持了芹菜茎的褶皱管状结构;EDS、FT-IR、XRD、XPS结果表明复合材料由C、O、Ti三种元素组成;BET结果表明复合材料具有介孔结构,平均孔径约为12.53 nm;UV-Vis结果显示复合材料在可见光区具有较强吸收。光催化降解实验结果表明,TiO_(2)@生物碳复合材料具有较好的光催化性能,且含碳量对于染料的吸附及光催化效率有较大影响。动力学分析表明,TiO_(2)@生物碳复合材料对亚甲基蓝染料废水的降解反应符合伪一级动力学模型。

铁锰氧化物-生物炭复合材料对Pb^(2+)的吸附研究

为了研究吸附法去除水体中Pb^(2+)的机理,本文用批实验的方法探讨了铁锰氧化物-生物炭复合材料(简称为FMBC)对Pb^(2+)的吸附。首先以草酸盐和高粱秸秆为原料制备FMBC,并通过TEM、XRD、XPS等对材料进行了测试表征。然后利用批实验的方法初步研究了FMBC对Pb^(2+)的吸附动力学和吸附机理。表征结果表明,FMBC具有多孔结构,铁锰氧化物以MnFe_(2)O_(4)和Fe_(2)O_(3)的形态负载在生物炭表面,Pb^(2+)被FMBC成功吸附。动力学实验表明,该复合材料对Pb^(2+)的吸附符合Ho准二级动力学方程,Pb^(2+)浓度为10mg·g^(-1)时吸附速率最快,其值k_(2)为4.328×10^(-4)g·(mg·min)^(-l)。

TiO_(2)/生物炭复合材料光催化降解四环素与光解水制氢

以玉米秸秆生物炭为载体,采用溶胶–凝胶法结合真空浸渍法制备TiO_(2)/生物炭复合材料(TiO_(2)/BC)。使用FT–IR、XRD、XPS、SEM、EDS、UV–Vis/DRS和N2吸附–脱附等分析方法对其晶型结构、化学组成、微观形貌以及表面物理化学性能进行表征。结果表明,TiO_(2)/生物炭复合材料整体呈现出凹凸不平的沟壑形貌,沟壑贯穿于整个材料中,类似于天然形成的“珊瑚礁”。以四环素(TC)溶液为模型分子,考察了模拟日光和可见光照射下TiO_(2)/BC复合材料的光催化活性。同时,光解水制氢实验表明,TiO_(2)/BC表现出优异的光解水制氢活性,并具有良好的循环稳定性。通过研究TiO_(2)/BC复合材料中的活性物质,推测了TiO_(2)/BC复合材料可能的光催化机理。

不同碳源的生物质炭-磷化铁/零价铁的制备及对水中3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸的去除

改性生物炭材料在环境污染物去除中的应用越来越广泛.本文以鸡粪(CM)、咖啡渣(CG)、活性污泥(SL)等3种废弃生物质为碳源,制备了3种生物质炭-磷化铁/零价铁复合材料(BC-Fe_(x)P/Fe).这些材料主要由生物质炭、磷酸铁、磷化铁、零价铁或碳化铁及氧化铁组成.用于降解水中的3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸(TCPA)时,以活性污泥为碳源的SL-Fe_(x)P/Fe材料对TCPA的去除效果明显优于以鸡粪为碳源的CM-Fe_(x)P/Fe和以咖啡为碳源的CG-Fe_(x)P/Fe材料,而且SL-Fe_(x)P/Fe对TCPA的降解受pH影响较小.在中性pH反应6 h后,CM-Fe_(x)P/Fe、CG-Fe_(x)P/Fe和SL-Fe_(x)P/Fe对10 mg·L^(-1)的TCPA的降解率分别为90.1%、71.1%和100%,矿化率分别为33.25%、22.61%和64.27%.掩蔽实验和电子自旋共振(ESR)结果表明,SL-Fe_(x)P/Fe体系存在多种活性氧物质.使用前后材料的X射线晶体衍射和X射线光电子能谱分析,材料中的Fe_(x)P、Fe3C、Fe和氮掺杂生物质炭均在有机污染物的降解过程中发挥了作用.

MnO2改性累托石/污泥生物炭复合材料的制备及其对Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）吸附特性研究

为提高累托石/污泥生物炭复合材料的吸附特性,在通过混合热解法制备的累托石/污泥生物炭复合材料的基础上,利用氧化还原反应制备得到MnO2改性的累托石/污泥生物炭复合材料,对改性前后的复合材料进行了表征和吸附特性研究。结果表明:MnO2改性的累托石/污泥生物炭复合材料的比表面积以及微孔和介孔的数量远高于未改性的复合材料,改性复合材料中的MnO2是无定形的且材料表面含有丰富的含氧官能团;改性后的复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量远高于未改性的复合材料,其吸附过程受pH值的影响较大;该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学和等温线分别符合Elovich模型和Langmuir等温线方程,其吸附热力学分析结果表明该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程是自发的吸热过程,且混乱度增加。可见,MnO2改性的累托石/污泥生物炭复合材料是一种具有潜力的重金属吸附剂。

TiO_(2)-SiO_(2)改性香蕉皮生物炭对水中二氯喹啉酸吸附性能研究

为了寻找有效去除污水中二氯喹啉酸(QNC)的方法,以农业废弃物香蕉皮为原料,磷酸、TiO_(2)和SiO_(2)为活化剂,制备了TiO_(2)-SiO_(2)改性香蕉皮生物炭(Ti-Si-BC)。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、比表面积法(BET)和元素分析(EDS)等手段对改性前后生物炭的物理化学性质进行表征,研究了Ti-Si-BC对QNC的吸附机理以及接触时间、初始浓度、温度和吸附剂用量等因素对吸附效果的影响。结果表明:磷酸、TiO_(2)和SiO_(2)的协同改性显著提高了生物炭的比表面积并增加了吸附点位。在QNC初始浓度为60 mg·L^(-1)时,Ti-Si-BC对QNC的吸附率是天然香蕉皮生物炭(BC)的2.5倍。Ti-Si-BC对QNC的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,说明吸附包括表面的物理吸附和内部的化学扩散。等温吸附过程更符合Freundlich模型,说明吸附为非均相多层吸附。热力学结果表明该吸附为吸热的自发反应。Ti-Si-BC对QNC吸附的机理主要包括孔隙填充、静电和氢键等作用,其吸附效果较BC明显提高,具有良好的应用潜力。

TiO_(2)/生物炭复合催化剂在染料废水处理中的应用

介绍了生物炭的特点及TiO_(2)掺杂生物炭的制备与表征方法,综述了生物炭及TiO_(2)/生物炭催化剂在处理染料废水方面的应用,分析了TiO_(2)及TiO_(2)/生物炭光催化降解的反应机理,并展望了TiO_(2)/生物炭在光催化降解染料领域的发展方向。

生物炭/TiO_(2)光催化复合材料的制备及性能研究

生物炭具有来源广泛、比表面积大以及表面官能团丰富等优势,将光催化氧化物纳米TiO_(2)与生物炭复合,是一种具有良好发展前景的光催化复合材料。以松果壳为原料,结合KOH、HCl活化和高温热解制备松果壳多孔生物碳材料,并将其与纳米TiO_(2)颗粒复合,制备生物碳/TiO_(2)复合材料。通过扫描电镜(SEM)、比表面积检测(BET)、Raman光谱、紫外-可见分光光度仪对生物碳/TiO_(2)复合材料进行形貌结构及性能表征。结果表明,所得的生物碳/TiO_(2)复合材料孔径为100~200 nm、比表面积为165.36 m^(2)/g,制备的生物碳/TiO_(2)复合材料对罗丹明B溶液120 min的光降解率达90%以上,为有效处理罗丹明B类有机染料废水提供新材料。

Zn2SiO4-ZnO-生物炭复合物的制备及其可见光催化H2O2降解甲硝唑

以松木碱解液代替NaOH溶液作为锌盐沉淀剂,采用水热法制备了Zn2SiO4-ZnO-生物炭三元复合材料(SOB-x-y, x代表松木粉的用量, y代表NaOH浓度),通过不同手段对样品进行表征,研究了光催化H2O2降解甲硝唑的性能。结果表明,制备的催化剂由枣核状硅锌矿型Zn2SiO4介晶、多边形六方晶相ZnO和松木生物炭构成;与纯六方晶相ZnO相比,它具有更大的比表面积与孔容、更小的带隙能和更弱的荧光发射,因而具有更好的光催化活性。Zn2SiO4-ZnO-生物炭对甲硝唑的光催化H2O2降解过程符合准一级动力学方程,其催化活性随NaOH浓度的增大而提高,随松木粉用量的增加先增加后减小,以SOB-3-4的性能最优。SOB-3-4的速率常数(k)和降解率(h)随pH的降低而增大,随H2O2浓度的升高而增大,随催化剂用量的增加先增大后减小;甲硝唑的降解率随其初始浓度的升高逐渐越低。当初始pH为3、催化剂用量为0.4 g/L、H2O2投加浓度为80 mmol/L及甲硝唑初始浓度为300 mg/L时, k为2.68×10–2 min–1,反应3 h后h达到99.70%。本研究结果对处理难降解制药废水提供了重要的实验依据。

生物质炭/TiO_(2)光催化剂的制备及其性能研究

为了提高TiO_(2)的回收性能,促进农林废弃物的资源再利用,文章以核桃壳为生物质炭源,首先使用化学活化法制备出核桃壳炭,再使用溶胶-凝胶法制备出TiO_(2)/生物质炭复合型材料之后利用XRD、FT-IR、SEM等实验手段,对活性炭及负载后的产物进行表征及测试复合材料对苯酚的降解程度(光催化性能)。实验表明,在苯酚初始浓度为30 mg/L、复合光催化剂的投入量为1 g/L、溶液进行紫外光照30 min、核桃壳炭活化温度为750℃的条件下,苯酚去除率达到最佳。

吸附法捕集CO_(2)的研究进展

近年来,全球各地均出现了CO_(2)排放量超标的问题。吸附法具有能耗低、设备简单、再生性能好、工艺清洁等优点,是公认捕集CO_(2)最有效的方法。吸附剂作为吸附法的核心,介绍了沸石、金属有机骨架、活性炭、生物炭、新型复合材料等CO_(2)吸附剂的研究进展,及未来的研究方向。随着开发更高效、成本更低的吸附剂,对降低温室效应有重要意义。