刘冬妮[1]2003年在《TiO_2光催化反应体系中几个问题的探讨》文中指出TiO_2光催化氧化是近30年来发展起来的一种高级氧化技术。由于该项技术可以将许多其他方法难降解的有机污染物氧化分解为CO_2、H_2O等无毒、无害的小分子物质，因此日益成为广大环保工作者的研究热点。目前对该项技术的研究主要集中在反应机理、反应动力学、高活性催化剂的制备及高效大型光催化反应器的设计等方面。本论文旨在为TiO_2光催化反应体系机理方面的研究作一些基础性的工作，探讨了以下几个问题： 1．悬浮体系光催化的几个影响因素的探讨：以某种染料废水的COD为目标降解物，以30nm的TiO_2粉末为光催化剂，用正交实验设计法安排实验，考察了水样初始pH值、催化剂投加量及反应时间对悬浮体系光催化反应效率的影响，结果表明，对此种废水而言，反应时间的影响最大，催化剂投加量的影响次之，水样初始pH值的影响最小，且最佳的反应条件为水样初始pH值为7.0，催化剂投加量为3g／L，反应时间为3h，此时废水的COD降解率可达89.5％。 2．影响TiO_2薄膜光催化性能的几个因素的探讨：用溶胶-凝胶法在石英玻璃试管外壁成功的涂附了TiO_2薄膜，并以某种水样的COD为目标降解物，考察了薄膜的焙烧温度、反应时间、涂膜次数及水样初始pH值对固着体系光催化反应效率的影响，结果表明，薄膜焙烧温度为600℃，反应时间为5h，涂膜次数为5次，水样初始pH值为8.0时，此种水样的COD降解率达到最高值76.8％。 3．悬浮体系与固着体系光催化效率的比较：用环氧树脂及其助剂组成的粘合剂，将纳米TiO_2粘结在普通玻璃试管外壁，并分别考察了相同TiO_2用量、相同水样初始pH值及相同反应时间的条件下固着体系与悬浮体系的光催化反应效率，结果表明，纳米TiO_2固定态的光催化效率比悬浮态的降低了约25％。 此外，由以上实验内容引出的很多问题亦在论文的最后一章进行了说明及分析，并指出了今后的研究方向。
师雯洁[2]2018年在《磷钨酸—钛复合催化剂对水体中磺胺类物质的降解特性研究》文中指出随着工业不断发展和人类生活质量不断提高,越来越多持久性有机污染(Persistent Organic Pollutants,POPs)进入水体,这类物质在水环境中具有持久性、难降解、高毒性等特点,通过食物链聚积并对人体健康及环境造成严重危害。抗生素是一类典型的难降解持久性有机污染物,在水环境中不断被检出。目前,高级氧化技术是一种降解水体中持久性有机污染物的有效技术,在抗生素类药物降解方面己得到广泛研究。本文自制了一种改性高效复合光催化剂H_3PW_(12)O_(40)/TiO_2(简称PW_(12)/TiO_2),同时选取水环境中广泛存在的两种磺胺类抗生素——磺胺间甲氧嘧啶(sulfamonomethoxine,SMM)和磺胺二甲嘧啶(sulfadimidine,SM2)为研究对象,采用光催化氧化技术对磺胺类抗生素进行降解研究,分析该催化剂在光催化降解磺胺类物质过程中的影响因素及作用机制,探讨降解过程中的机理,旨在为水环境中POPs的高效控制提供理论基础与技术参考。研究得出以下结论:1.在制备复合催化剂的过程中,磷钨酸与TiO_2的质量比为0.35,焙烧温度为500℃,焙烧时间为2h时,合成的复合催化剂为典型锐钛矿型TiO_2,平均孔径4.737nm,比表面积104.875 m2/g,具有良好的导电性和稳定性,在125W高压汞灯下具有良好的光催化活性,可对磺胺类抗生素进行有效的降解。2.利用该光催化体系对SMM和SM2进行降解特性研究,确定最佳降解条件为:催化剂投加量为1.0g/L,pH为中性,初始质量浓度小于10mg/L,反应时间为1h时,在该条件下磺胺类抗生素的降解率均超过99%,且降解过程均符合一级动力学方程。3.水体中常见离子对SMM和SM2降解效果产生了影响,其中SO4-2-和NO3-对该降解无明显影响;HCO3-和Fe3+在浓度小于0.1mM时无影响,超过该范围时可产生抑制作用;Cl-、Cu2+和Mn2+在浓度小于0.05mM时,对降解无影响,超过该范围时有抑制作用;当腐殖质存在时,应尽量预先去除以保证光催化性能的优良。4.磺胺类抗生素的光催化降解过程中,羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O_2-)为活性基团,其中·O_2-占主导地位。当光催化反应时长超过3h时,目标降解液中TOC的去除率显着增大,且对藻类以及大肠杆菌的毒性大幅降低。
杨世迎[3]2005年在《TiO_2光催化降解有机污染物的初始步骤机理研究》文中提出TiO_2光催化技术在污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌、防雾和自洁净等领域有广阔的应用前景。本论文针对目前仍备受争议的光催化机理初始反应步骤,包括反应活性氧化物种(光生空穴、羟基自由基、超氧自由基、过氧化氢等)的贡献;表面羟基基团的作用;关于反应位点、吸附的作用;以及光催化实际应用所面临催化剂易失活等关键问题,通过考察催化剂TiO_2(Degussa P25)在光催化降解模型有机污染物的降解动力学行为,系统研究了光催化初始步骤反应机理: (1)光催化初始反应步骤是羟基自由基为主还是空穴直接氧化为主,反应发生在催化剂表面还是溶液中,目前还存在争议。光催化作为高级氧化技术中的一种,一般的观点认为羟基自由基是起决定作用的活性物种。本实验首先系统研究了TiO_2光催化降解偶氮染料OⅡ中各活性物种(光生空穴、羟基自由基、超氧自由基、过氧化氢等)在反应过程中的贡献,提出了OⅡ空穴直接氧化机理:阴离子型的OⅡ分子能够在TiO_2内层表面形成强吸附,可以优先于表面羟基基团或水分子俘获光生空穴,反应主要发生在催化剂表面。 有趣的是,这种以空穴氧化为主的反应机理不是固定不变的,而是可以辨证转化。经过论证发现,通过催化剂表面性质的改变,可以使反应机理从以空穴氧化为主,转化到以自由基氧化为主,而且可使反应由催化剂表面转化到溶液中去。进一步的实验证明了这一点:叁种偶氮染料光催化的空穴机理的相对比例p_h的大小顺序为:OⅠ(0.99)>OⅡ(0.87)>OG(0.74):然而当TiO_2表面SO_4~(2-)、HCO_3~-和F~-改性后,反应机理从表面空穴氧化机理向溶液中的自由基机理转化,机理可变性的能力OⅠ<OⅡ<OG。实验发现,有机物的吸附能力与光催化反应中空穴机理的比例p_h大小没有直接的关系。 (2)某些阴离子能够在TiO_2表面形成强吸附,可以对TiO_2表面进行“现场”改性,从而改变催化剂表面荷电状态,对有机物的吸附行为和光催化反应机理产生影响。C_2O_4~(2-)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、F~-能够使OⅡ在TiO_2表面的吸附受到强烈
刘芬[4]2017年在《二氧化钛光催化剂结构及光催化反应机理的固体核磁共振研究》文中指出化石燃料的日趋枯竭和环境问题的日益严重,使得开发探索新的清洁可再生能源技术迫在眉睫。二氧化钛(TiO2)光催化剂由于能有效地将太阳能转换为氢能和化学能,被认为是最具潜力的光催化剂之一。但是,TiO2的宽带隙极大的限制了其对太阳能的有效利用;同时,较高的光生电子-空穴复合速率严重影响着TiO2的光催化效率。为了解决这些问题、提高TiO2对太阳光的利用率和光催化效率,人们通过众多手段对该催化剂进行了改性。然而,催化剂结构-效率关系的不确定,以及光催化反应机理的不明确,已经严重阻碍了高效、稳定的TiO2光催化剂的设计和开发。本论文利用SSNMR、EPR等多种实验技术手段对B-TiO2-x以及C/TiO2-x光催化剂的结构与光催化反应活性之间的本质关系进行了研究,为开发二氧化钛基的高效光催化剂提供了理论指导。另一方面,结合二维1H-1H MAS NMR、原位SSNMR和原位EPR等技术对TiO2光催化反应过程中光生空穴在催化剂表面的转移机制进行了研究,从原子-分子层面对光催化反应机理进行更深入的了解。(1)利用B元素掺杂,在TiO2表层结构中引入了含量丰富且性质稳定的Ti3+物种,合成了 B-TiO2-x。该催化剂具有优异的可见光吸收能力,并展现出极高的光解水产氢活性和稳定性。通过XPS、EPR、TEM、Raman、SSNMR等多种实验手段,并结合DFT理论计算,对B-TiO2-x光催化剂的构-效关系进行了研究。结果表明,间隙B的引入不但使得催化剂表层产生了大量稳定的Ti3+物种,而且导致催化剂表层晶相结构无定形化。这些结构变化导致B-TiO2-x能带态密度发生大量变化,不仅使得能带隙大大减小,将催化剂的响应范围扩展至可见光区域,还能有效的提高光生电子的运动性,使得B-TiO2-x光催化剂太阳光催化分解水产氢的活性增加。根据以上实验结论及理论计算结果,提出了 B-TiO2-x光催化剂的能带结构模型,明确了 B-TiO2-x光催化剂的构-效关系。(2)结合真空热处理法和酸处理法合成了 C/TiO2-x复合材料,该材料的体相中含有大量能稳定存在的Ti3+物种。通过XRD、EPR、XPS等多种实验技术,发现自掺杂的Ti3+会使得其可见光吸收和催化降解RhB等活性得到明显的提高,同时,碳物种对催化剂活性有重要影响。通过13C MAS NMR技术对C/TiO2-x光催化剂表层复合碳的种类进行了研究,发现光催化剂表面上的少量羧酸盐会严重阻碍催化剂活性的提高。(3)利用1HMASNMR和1H-1H DQ MASNMR技术对Ti02光催化剂表面羟基(Ti-OH)和吸附H20的详细结构进行了研究。结果表明,Ti02光催化剂上有桥式羟基基团(OHB)和端式羟基基团(OHT)两种表面羟基,而H20只吸附在OHB上。用原位SSNMR技术对含有不同表面羟基基团和不同吸附H20含量的Ti02光催化剂上光催化反应过程进行观测,表明H20和OHB协同作用(即水合OHB基团),提高了光催化效率,并确立了"活性位"——水合OHB基团的构-效关系。为了深入了解水合OHB基团的作用,通过原位EPR技术对吸附不同含量H20的Ti02光催化剂在模拟太阳光照射下产生的活性顺磁中间体的演化过程进行了检测,发现OHB和H20协同作用,引发了光催化反应中光生空穴(h+)在催化剂表面的转移,吸附在OHB上的H2O与相邻OHB基团共同作用,促进了活性顺磁中间体的生成与演化。根据以上实验结论,提出了 TiO2光催化分解水反应过程中,光生空穴转移的详细机理。
金星海[5]2010年在《改性TiO_2光催化降解二苯醚类农药的研究》文中指出本论文研究以Cu、Sn改性TiO2为光催化剂,分别考查了光强、催化剂用量、pH值、农业生产中经常使用的一些阴、阳离子及目标降解物的初始浓度等各种因素对叁氟羧草醚光催化降解的影响。并做了不同条件下叁氟羧草醚光催化降解动力学研究以及通过分析并鉴定中间产物,提出了叁氟羧草醚光催化降解途径。实验结果表明,调节pH值后,叁氟羧草醚溶液的降解率均有所下降,这是由于pH影响TiO2表面电性以及叁氟羧草醚的解离度；阴离子的加入对以Cu-TiO2为催化剂的反应体系影响显着,但对以Sn-TiO2-X为催化剂的反应体系无明显影响：K+、Ca2+的加入对于光催化降解叁氟羧草醚影响不大,但加入Cu2+的影响较为明显。此外,两种改性机制不同的催化剂光催化反应中的活性组分研究表明,以Cu-TiO2为催化剂的反应体系中,·OH为主要活性组分,而以Sn-TiO2-x为催化剂的反应体系中,活性氧组分的作用比Cu-TiO2为催化剂的反应体系大,这与两种不同改性TiO2的改性机制相符合。光催化动力学研究结果表明,叁氟羧草醚光催化降解反应为0级反应,中间产物的研究结果表明,叁氟羧草醚光催化降解中间产物主要为脱羧及醚键断裂后形成的,再经光催化氧化最终矿化为CO2和H2O。
卢俊彩[6]2017年在《基于微纳米结构的几种半导体材料的合成及其光催化性能研究》文中指出随着社会的不断发展,环境污染问题日益显现。其中,有机物污染由于种类多、数量大、并具有危害性,成为我国水环境面临的一个严峻问题。然而,一般的物理、化学法难以彻底去除该类污染物,而光催化氧化技术由于绿色环保、成本低廉、无二次污染受到广泛的关注。传统的光催化剂如TiO_2,因其禁带宽度宽,光生电子空穴易复合,导致光催化活性不高,应用受到限制,因此,开发具有高催化活性的光催化剂具有重要的意义和实用价值。本研究以提高光催化剂活性为目的,分别采用溶胶凝胶法、溶剂热法、静电纺丝技术制备了叁种微纳米结构的半导体光催化剂。详细表征、分析了其结构、尺寸、形貌及光催化性能,并应用于典型环境内分泌干扰物双酚A、亚甲基蓝和罗丹明B的光催化降解中,均表现出良好的光催化活性。首先,采用溶胶-凝胶法,制备得到颗粒状的稀土元素Gd掺杂的Gd-SiO_2-TiO_2叁元复合光催化剂。通过对制备条件的优化,确定以正硅酸乙酯为Si源、氧化钆为Gd源,550℃作为煅烧温度,2h作为煅烧时间,制备得到Si-TiO_2、Gd-TiO_2、Gd-SiO_2-TiO_2复合光催化剂。当Si、Gd元素的掺杂量分别为9.1%、0.2%时,样品晶粒的粒径为7.17nm,表现出的光催化活性最好。利用FTIR、XRD、SEM、UV-vis DRS对样品的物相、光吸收性能进行表征、分析。煅烧温度影响样品的晶相。煅烧温度在600℃以上时,锐钛矿与金红石相共存。Si、Gd的共掺能改善光催化剂的活性,单独掺入Gd会促使TiO_2出现部分金红石相,而单独掺入Si不影响TiO_2的晶相。说明Si的存在能有效抑制晶相转变,增加催化剂的稳定性;Gd进入到晶胞结构中,引起晶格畸变,延缓了光生电子、空穴的复合几率。Si、Gd元素单掺和共掺后的样品吸收波长阈值均在407nm左右,禁带宽度为3.05eV。相比于TiO_2,吸收波长边带发生红移,禁带宽度变窄,更有利于光催化反应的发生。当利用Gd-SiO_2-TiO_2复合光催化剂降解双酚A时,存在最佳反应条件,在双酚A浓度为20mg/L的有机废液中,催化剂的最佳投加量为0.400g/L,反应体系pH值为5~7之间时,光催化效果较好。加入一定量的双氧水或向反应体系通入氧气时,双酚A的降解效率显着提高。双酚A的降解是多级反应。超声技术与光催化联合能进一步提高亚甲基蓝降解效率,促进光催化反应,但仍以光催化为主导。其次,利用溶剂热法合成了具有叁维花瓣微米球状结构的铋系光催化剂BiOI_(0.8)Cl_(0.2)以及Gd/BiOI_(0.8)Cl_(0.2)。最优的合成反应条件为:反应温度为120℃,反应时间为9h,Cl/I原子摩尔比为2:8。合适的Cl/I配比改善了能带结构,提高了纯相BiOCl的可见光响应能力和空穴氧化能力。利用FTIR、XRD、SEM、EDS、UV-vis DRS对样品进行表征。样品BiOI_(0.8)Cl_(0.2)中BiOCl与BiOI两相共存,经Gd掺杂后晶格发生畸变,但形貌没有发生根本变化。BiOI_(0.8)Cl_(0.2)的禁带宽度为2.068eV,,与纯相BiOCl相比,光吸收边带红移,而Gd的掺入也改变了催化剂的吸光性能,7.5%Gd/BiOI_(0.8)Cl_(0.2)样品吸光性能最弱,5%Gd/BiOI_(0.8)Cl_(0.2)吸光性能最好。BiOI_(0.8)Cl_(0.2)光催化降解亚甲基蓝的效果明显要好于纯相的BiOCl、BiOI,而不同掺Gd量样品Gd/BiOI_(0.8)Cl_(0.2)的降解效果的高低情况为:5%>2.5%>0%>10%>7.5%。Gd掺入过多会聚集在光催化剂的表面反而会形成电子空穴的复合中心,降低光催化效率。利用BiOI_(0.8)Cl_(0.2)对亚甲基蓝的光催化降解符合L-H动力学模型,五次循环光降解结果表明BiOI_(0.8)Cl_(0.2)的性质稳定。在5%Gd/BiOI_(0.8)Cl_(0.2)光催化反应体系中,最适宜的条件为:350W氙灯、溶液pH为11、催化剂投加量为0.25g/L。当反应90min时,光催化效率达到95.7%。在亚甲基蓝降解过程中,h~+是主要的活性物种,其次是·O_2~-,而·OH则作用微弱。最后,采用静电纺丝技术和固相法分别制备了ZnWO_4纳米纤维和不规则颗粒。利用FTIR、XRD、SEM、TEM、UV-vis DRS、XPS、ESR、EIS等对ZnWO_4纳米纤维的物理结构、光电性能进行了表征。实验表明,ZnWO_4纳米纤维的光催化活性优于不规则颗粒。原因主要在于:(1)结构的不同,ZnWO_4纳米纤维具有粗糙的表面,该纤维是由大量纳米颗粒所组成,晶粒尺寸约为21.2nm,有着较大的比表面积110m~2/g,而不规则的ZnWO_4颗粒的比表面积只有约75m~2/g;(2)ZnWO_4纤维禁带宽度约为3.58eV,比ZnWO_4颗粒带隙值低;(3)ZnWO_4纤维发射光谱中发射强度较弱,光生空穴和电子复合的效率更低;(4)EIS化学阻抗谱图和光电流响应情况表明ZnWO_4纤维电荷转移电阻和容抗更小,界面电荷转移更快;(5)光照后ZnWO_4纤维产生的活性基团?OH比不规则ZnWO_4颗粒要多。在光催化降解罗丹明B的实验中,ZnWO_4纤维比不规则颗粒表现出更好的光催化降解效果。光照约90min时,ZnWO_4纤维对RhB的降解效率大于90%。经过五次循环使用后,光催化活性没有发生明显的改变。
崔官伟[7]2013年在《微纳结构催化剂的设计合成及其在光催化反应中的应用》文中认为模拟自然界光合作用，构建人工光催化系统实现对太阳能的利用，是解决目前人类所面临的能源危机和环境污染问题的根本途径。具有良好的光电响应特性的纳米半导体材料为这一目标的实现提供了可能。然而，目前在半导体纳米光催化研究领域存在诸多问题，如光谱吸收范围窄、光生电子空穴易复合、氧化还原能力难控、牺牲剂难以避免等，导致其发展缓慢，特别是在实际应用方面鲜有报道。近年来，由主体半导体材料和电子供受体（或兼具光吸收功能）组装的功能化微纳结构光催化材料，因具有良好的光催化性能，受到人们的重视。然而，目前对微纳结构材料中电子供受体的形态、空间位置及有效吸光性对其光催化活性的影响研究鲜有报道。在本文中，我们基于表面电子供受体形态控制、电子供受体空间限域、稀土上转换发光等研究策略，通过功能化微纳结构光催化剂的构建，为上述问题的解决提供了新途径。首先，为了研究表面电子供受体形态对半导体光催化性能的影响，我们构建了具有蛇莓形态的TiO_2-Cdot微纳结构光催化体系，提供了一种TiO_2表面电子供受体碳纳米点的可控合成策略，探讨了碳纳米点分布对TiO_2光催化活性的影响，提出了TiO_2@C核壳结构在光催化过程中可能存在“活塞式”光生电子转移模式。通过对光催化剂吸附性能、光吸收程度、光电响应性能等研究，揭示TiO_2表面碳纳米点的形态是影响微纳结构TiO_2-C组装材料光催化活性的关键因素。另外，在上述研究二氧化钛和碳复合材料的过程中，我们以碳为还原性物种将TiO_2部分还原，合成出了具有多面体自组装形貌的灰黑色金红石型TiO_2。与普通白色金红石型TiO_2相比，由于Ti3+的存在，使该灰黑色TiO_2具有很强的可见光吸收能力及光电分离能力；在可见光下，其光催化性能显着高于白色金红石型TiO_2和锐钛型P25TiO_2。并且，我们通过二次煅烧钝化TiO_2表面还原态Ti3+，有效提高了灰黑色TiO_2的物理化学稳定性及光催化活性的稳定性。为了研究表面电子供受体空间位置对半导体光催化性能的影响，我们以TiO_2纳米管为基体，将Pt纳米粒子作为电子受体限域在TiO_2纳米管内部，将兼具光吸收天线和电子供体功能的TCMnPc限域在TiO_2纳米管外部，构建了具有电子供受体空间限域结构的Pt@TiO_2-TCMnPc光催化体系，提供了一种层层组装法和模板法相结合的空间限域微纳结构材料的通用性合成方法。在该微纳结构光催化体系中，电子供、受体作为反应活性位点，有效控制了半导体TiO_2材料的氧化还原能力，提高其在光催化有机合成应用中的选择性，成功用于烯烃的选择性氧化。研究结果表明，通过电子供受体的空间限域，可以实现光生电子空穴的定向分离，从而提高光生电子空穴的分离效率，提高光催化反应效率。最后，基于稀土上转换发光及能带匹配原理，通过稀土上转换发光材料与半导体材料的有效耦合，构建了能有效利用太阳光谱中紫外、可见和近红外光谱的NaYF_4:Yb~(3+),Er~(3+)@SiO2-CuInS_2光催化体系。该微纳结构光催化剂，能将吸收的980nm的近红外光谱转化为CuInS_2可以充分吸收的540nm可见光，提高了太阳光利用率；通过与光解水制氢耦合，实现了以水氢源高选择性光催化还原CO_2，且避免了牺牲剂的使用；通过具有合适能带的半导体CuInS_2的选择应用，提高了对稀土上转换发光的吸收性能和CO_2的光催化还原的选择性。本文开展的上述研究工作，对半导体表面的电子供受体的形态、空间位置对微纳结构光催化材料的催化活性的影响机制进行了系统性研究；通过稀土上转换发光材料与半导体材料的有效耦合，将其吸光范围从可见光区拓展到了近红外区。上述微纳结构光催化体系，分别成功应用于水环境中污染物降解、烯烃选择氧化、光催化还原CO_2，取得了令人满意的光催化效果。
尹忠环[8]2007年在《污染物乙醇胺光催化制氢及无机阴离子对葡萄糖光催化放氢影响的研究》文中研究指明本论文第一部分研究了以污染物乙醇胺同系物为电子给体在Pt／TiO_2上光催化生成氢的反应。结果表明，叁种乙醇胺都能显着地提高光催化放氢效率，且污染物也被很好降解。研究了反应时间、起始浓度、pH值对光催化放氢和污染物降解的影响。制氢和污染物降解都是在弱碱性(pH为8-9左右)时活性最好。叁种乙醇胺浓度对放氢反应的影响，表观上符合Langmuir-Hinshelwood关系式。乙醇胺光催化降解最终产物主要是CO_2，H_2O和NH_3，检测到了中间产物一乙醇胺和甲醛。探讨了可能的反应机理。第二部分主要考察了SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-、H_2PO_4~-、HCO_3~-及CO_3~(2-)等无机离子对葡萄糖在Pt／TiO_2上光催化放氢的影响，结果发现H_2PO_4~-对光催化放氢有很强的抑制作用，SO_4~(2-)、Cl~-和NO_3~-对反应则有微小的抑制作用，而HCO_3~-和CO_3~(2-)却有较大的促进作用，尤以CO_3~(2-)的促进作用更大。通过溶液COD值的测定、电化学分析、UV—vis和FT-IR等手段进一步探讨了无机阴离子所起作用的机制。
徐同广[9]2007年在《钽酸盐纳米光催化剂的可控制备及性能研究》文中提出纳米粒子的调控合成是纳米科技发展的重要组成部分,是探索纳米结构性能及应用的基础。本论文研究重点在于以水热法合成多种纳米复合氧化物,对合成出的产物进行了多种方法的表征,初步研究了纳米材料的光催化性质,探索了纳米颗粒的尺寸,形貌和化合物的结构变化对光催化性能的影响关系,为钙钛矿、类钙钛矿层状复合氧化物的研究、开发和利用提供了理论依据。在低维纳米材料的控制方面,用简单的水热合成方法成功地合成了多种具有不同形貌的钽酸盐纳米复合氧化物。在较低的温度下得到形貌可控的Ba5Ta4O15二维单层纳米片,并对其形成机理进行了系统探讨,在水热条件下纳米片的形成遵循溶解-生长机理,Ba5Ta4O15单层纳米片具有很好的光催化活性,阐明了纳米片具有较高光催化能力和结构的关系。调整和控制反应条件制备了BaTa2O6一维纳米棒,晶面的化学势能决定了优势生长方向。探讨了影响水热合成光催化反应产物性能差异的原因是晶体中缺陷数的多少。控制缺陷是提高光催化能力的一个途径。将钽酸盐光催化的表面进行非金属元素掺杂改性可以扩展到可见光范围和提高光催化活性。以不同的污染物为目标研究了钽酸盐复合光催化剂和二氧化钛单一光催化剂的催化反应过程,提出了可能的光催化降解反应过程。与单氧化物TiO2不同,钽酸盐的光催化氧化过程以空穴氧化为主。
贾晓磊[10]2009年在《光催化技术在电石渣浆废水处理中的实验研究》文中认为本论文进行了光催化悬浮态催化剂TiO_2降解电石渣浆废水中污染物的实验研究。光催化反应以COD_(Cr)和氨氮为水质指标。考察了光催化反应的各个影响因素,并确定了其最佳值。实验结果表明:经过预处理的原水,光催化反应结束后,水中COD_(Cr)和氨氮的去除率高于未经预处理的原水;光催化反应光源为紫外灯,随着光强的增大,水中COD_(Cr)和氨氮的去除率持续增大;催化剂的最佳投加量为1g/L;在碱性条件下,光催化反应对COD_(Cr)和氨氮的去除率较高;通入空气既可以使催化剂与水充分混合均匀,又可以提供光催化反应所需要的氧气,但过多的空气会造成能量的浪费,实验中,最佳空气通入量为0.14 m~3/(h·L);加入双氧水和臭氧等物质,可以协同光催化反应对水中污染物质进行降解,实验表明双氧水的最佳投加量为0.4mL/L;在各影响因素的最佳条件下,光催化反应前90min,COD_(Cr)和氨氮降解速率很快,反应3h,COD_(Cr)和氨氮的去除率不再明显增加,此时COD_(Cr)的去除率为84%,氨氮的去除率为74%。在悬浮态光催化体系研究的基础上,对光催化去除水中无机氮的机理进行了简单的探讨。研究表明:在碱性条件下,氨氮的去除主要有两种途径:空气的吹脱作用和光催化反应的氧化作用;电石渣浆废水中含有乙炔、硫根等空穴消除剂,从而光催化还原硝酸氮反应可以顺利地进行,并且反应生成物为氮气,氮气生成率比较高。在各影响因素最佳值条件下进行实验,反应3h,硝酸氮的去除率为60%左右,氮气的生成率为90%以上。反应过程中,氨氮的吹脱去除会消耗很多的OH~-,从而导致反应液的pH值随着时间的增加而逐渐降低。另外,实验中对固着态纳米光催化剂制作及其催化活性进行了研究。采用溶胶-凝胶法,分别以耐高温高硅氧玻璃纤维布和普通玻璃纤维布为载体,制备固着态光催化剂,实验结果表明:以耐高温高硅氧玻璃纤维布为载体的催化剂,反应3h,对水中COD_(Cr)的去除率为41%,氨氮的去除率为39%,载体为普通玻璃纤维布的催化剂对水中COD_(Cr)的去除率为35%,氨氮的去除率为30%。
参考文献：
[1]. TiO_2光催化反应体系中几个问题的探讨[D]. 刘冬妮. 江苏大学. 2003
[2]. 磷钨酸—钛复合催化剂对水体中磺胺类物质的降解特性研究[D]. 师雯洁. 西安理工大学. 2018
[3]. TiO_2光催化降解有机污染物的初始步骤机理研究[D]. 杨世迎. 浙江大学. 2005
[4]. 二氧化钛光催化剂结构及光催化反应机理的固体核磁共振研究[D]. 刘芬. 中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所). 2017
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