光催化研究生毕业答辩

光催化研究生毕业答辩（精选13篇）

1.光催化研究生毕业答辩 篇一

光催化分解水制氢研究新进展

众所周知化石燃料储量有限,而经济的高速发展带来的.能源的快速消耗最终会使这些有限的资源消耗殆尽.人们期望通过提高替代能源,包括生物质能、风能和太阳能在内的可再生能源在整个能源结构中的比例,缓解这种危机和压力.实际上,只要我们能够利用辐射到地球表面上太阳能的一小部分,就可以满足我们目前的能源消耗.

作 者：李秋叶 吕功煊 LI Qiu-ye LU Gong-xuan 作者单位：中国科学院兰州化学物理研究所,羰基合成与选择氧化国家重点实验室,甘肃,兰州,730000;中国科学院研究生院,北京,100049刊 名：分子催化 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS(CHINA)年，卷(期)：200721(6)分类号：O643.32关键词：光催化 制氢 染料敏化 固溶体

2.光催化研究生毕业答辩 篇二

本研究以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯作为前驱体,通过溶胶—凝胶二步水解法制备了TiO2/SiO2复合物,并以此为光催化剂,创新性地将其应用于丙烯酸清漆,制成光催化自洁涂料。以亚甲基蓝为降解对象,考察了自洁涂料的光催化性能。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

钛酸四丁酯(TBOT):分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司;正硅酸乙酯(TEOS):分析纯,汕头市光华化学厂;冰醋酸(HAc):分析纯天津富宇精细化工有限公司无水乙醇分析纯广州化学试剂厂;二氧化钛(TiO2):锐钛型(粒径20nm),舟山明日有限公司;丙烯酸清漆(BO 1-15):天津灯塔涂料工业发展有限公司;亚甲基蓝(MB):分析纯,天津市福晨化学试剂厂125W紫外灯:荷兰PHILIPS;450D型超声波分散仪:美国Branson公司;22pc型可见分光光度仪:上海棱光技术有限公司;MAGNA-IR 760型傅里叶红外光谱仪:美国Nicolet公司KBr压片,扫描次数32次,波数范围4 000～4 00cm-1,分辨率为4cm-1。

1.2 光催化自洁涂料的制备

采用钛酸四丁酯和正硅酸乙酯作为前躯体,无水无水乙醇作为溶剂,冰醋酸作为硅酸盐的水解反应催化剂和钛酸盐溶液的反应抑止剂。将钛酸丁酯与无水乙醇以一定比例混合,剧烈搅拌后缓慢加人到冰醋酸溶液中,70～80℃水浴加热,继续搅拌,得到黄色透明溶胶A,陈化1h。同样方法制备正硅酸乙酯的透明溶胶B,将溶胶B滴加到溶胶A中,控制两者的滴加速度,使得两者几乎同时滴加完全,继续搅拌4h,得到TiO2/SiO2溶胶。室温下陈化一段时间,完成溶胶—凝胶转变。然后在60℃下减压烘干,硏钵硏磨,最后按实验要求的温度焙烧即可得到TiO2/SiO2白色粉末。各种原料的配比为nTEOS:nTBOT=3:1;nTEOS:nEtOH:nH 2O:nHCl=1:4:2:0.03;nTBOT:nACA:nHAc=1:0.5:0.6。

将制备好的TiO2/SiO2复合物按实验要求的份量添加到丙烯酸清漆中,用研磨机、超声波分散均匀,制成光催化自洁涂料(TiO2/SiO2/树脂杂化液)。然后将此涂料均匀地涂于玻璃片,置于无光的干燥箱中自然干燥,得到一系列自洁涂层待测样品。作为对比,直接称取一定量的商品TiO2加入到丙烯酸清漆中,按上述相同的方法制得一系列TiO2/树脂自洁涂层待测样品。

把上述制得的玻片分别放到50mg/L亚甲基蓝溶液中浸泡24h,然后放到无光的箱中自然干燥,得到一系列待测样品。以125W紫外灯为光源,灯距玻璃片25cm,定时用分光光度仪测定其吸光度的变化。亚甲基蓝的降解率采用式(1)计算[3]:

式中:A参———纯玻片的吸光度

A0———光照前的吸光度

A———光照一定时间后的吸光度

D———降解率

2 SiO2对TiO2的改性机理

用SiO2改性TiO2是众多改性方法很有效的一个方法,是属于TiO2与其他半导体复合的方法。此法开始于1991年,可以用浸渍法和混合溶胶法等制备。根据复合组分性质的不同,复合半导体可以分为半导体-半导体复合和半导体-绝缘体复合物。

半导体-半导体复合主要指TiO2和CdS等的复合,这类复合由于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离,可以提高系统的电荷分离效果,扩展其光谱相应范围。而硅氧烷复合TiO2则是属于半导体-绝缘体的复合方法,此法中绝缘体大都起载体的作用。这些载体均具有良好的孔结构,较大的比表面积。TiO2负载于适当的载体后,可以获得较大的表面结构和合适的孔结构,并具有一定的机械强度,或是具有更好的热性能,以便在各种反应床上应用。另外,载体和活性组分之间相互作用也可能产生一些特殊的功能,例如可以改变TiO2在溶液中的等电点,提高它在溶液中的分散能力,还可以提高TiO2对太阳光中近紫外部分光线的吸收,从而激发更多的光产流子等,从而提高了纯TiO2的光催化活性。常用的绝缘体载体有Al2O3,SiO2,ZrO2,炭黑等,而硅氧烷则属于SiO2类的物质。国内外很多学者都报道过用SiO2改性TiO2可以提高TiO2的光催化性能,其中The-VinhNguyen等[4]详细报道了SiO2/TiO2与TiO2在pH值为9时的带隙能变化情况,很好地说明了SiO2改性TiO2可以提高TiO2光催化性能的实质性原理。

3 结果与讨论

3.1 TiO2/SiO2复合物的FT-IR表征

图1是TiO2/SiO2复合物850℃焙烧后的红外光谱图。从图中可以看出有6个主要特征峰。1 080cm-1和804cm-1处是SiO2四面体的振动谱带。461cm-1处为TiO2的振动谱带。955cm-1附近的吸收峰可归属为Ti-O-Si键,这与ZHANG Haimin[5]、付文[3]等人的研究结果一致。3 443cm-1和1 634cm-1处为-OH和H-O-H的弯曲振动,这主要与TiO2/SiO2表面羟基和表面吸附水有关[6]。结果表明:(1)TiO2与SiO2发生了键合作用,Ti原子进入SiO2四面体结构中,生成了TiO2/SiO2复合物;(2)溶胶-凝胶两步水解法制备的TiO2/SiO2复合物热稳定性良好,即使经过850℃焙烧,也没有引起Ti-O-Si键的断裂,各组分仍以分子水平相互混溶。

3.2 降解介质和实验波长的选择

亚甲基蓝是印染废水中典型的有机污染物之一,对其进行降解是印染污水治理的重要手段之一。TiO2/SiO2光催化分解亚甲基蓝已经有相当的报道。甘礼华等[7]报道了TiO2/SiO2气凝胶光催化降解亚甲基蓝的活性情况。实验表明,亚甲基蓝在TiO2/SiO2的光催化氧化下,分解成CO2、NH 4+等小分子,可以用来表征自洁涂料的光催化活性。分光光度计实验波长的选择要遵循两个原则:一是要次甲基蓝在此波长的吸光度相对最大,二是要吸光度值要稳定。图2是亚甲基蓝紫外-可见光吸收光谱图,在600～680nm范围内吸光度最大,而且稳定,所以选择中间值640nm作为实验波长。

3.3 TiO2与TiO2/SiO2复合物光催化性能比较

图3是不同TiO2/SiO2复合物添加量对亚甲基蓝降解率的影响,其中TiO2/SiO2复合物焙烧温度850℃,亚甲基蓝溶液浓度0.02%,反应时间3h。从图中可以看出,TiO2/SiO2复合物明显比纯TiO2具有更好的光催化性能,其光催化效率远远大于后者。同样是3%添加量情况下,TiO2/SiO2复合物对涂层中亚甲基蓝的降解率约为83%,而TiO2仅为57%。

3.4 光催化剂用量对光催化性能的影响

一般来说,光催化剂用量会直接影响到光催化降解反应的效果,过多会使处理成本增加造成浪费,过少又不利于光降解反应的进行。于是我们进一步考察了不同TiO2/SiO2复合物添加量对亚甲基蓝降解率的影响。由图3可见,TiO2/SiO2复合物的添加量对降解率有明显的影响。1%添加量时降解率已达到75%,而在此添加量下,TiO2降解率不到38%。但随着TiO2/SiO2复合物添加量的增加,降解率变化不是很大,当添加量过多时,反而有下降趋势。这是因为当催化剂用量足以保证自由基链引发时,催化剂用量的增加对亚甲基蓝降解率的影响就不是很明显了。另外,TiO2/SiO2复合物是一种良好的紫外光遮蔽剂,过多的添加反而会阻碍紫外光的吸收[8,9,10,11]。从废水处理成本和透光性能等方面考虑,本实验确定3%的TiO2/SiO2添加量为最佳,此时亚甲基蓝的降解率达到83%。

4 结语

3.光催化研究生毕业答辩 篇三

关键词：光催化生物法有机废水

中图分类号：TQ02文献标识码：A文章编号：100703973(2010)09－073－02

1、引言

近年来。工业废水，如农药、制药、造纸、印染等废水的直接排放，造成了水体严重的有机污染，严重威胁着人类的健康，已成为一个严峻的环境问题。目前全世界已发现的700多万种有机化合物中，地面水体中检出的有机物达到2221种，其中具有致癌、致畸达数百多种。

目前，虽然物理法、化学法、生物处理及高级氧化技术(Ad－vanced oxidation processes，AOPs)应用于难降解有机工业废水的处理，但仍缺乏经济而有效的实用技术。近年来，一些联合处理技术，如光催化氧化联合生物处理技术，应用于低浓度有机废水的处理显示出其独特的优越性，成为废水治理领域的研究热点，引起越来越多学者的关注和研究。

本文简要概述了水体中低浓度有机废水处理技术现状，综述了光催化氧化联合生物处理技术的研究进展。

2、低浓度有机废水处理技术

一般认为，有机废水浓度在1000mg／L以上的为高浓度有机废水，应首先考虑酚的回收利用：浓度在500mg／L以下的为低浓度有机废水，需净化处理后排放或循环使用。有机废水成分复杂、毒性大、有机物含量高，处理起来有极高的难度。目前，有机废水的处理方法主要有物理法、化学法、生物法及高级氧化技术。与物理法、化学法相比，生物法具有经济、高效、处理量大、无二次污染的特点，是目前低浓度有机废水处理应用最为广泛的技术。

近年来。一些学者利用高级氧化技术，如光催化技术，联合生物法处理低浓度有机废水，通过光催化氧化使得那降解有机化合物矿化，转变为易于生物降解的或毒性较小的有机物，一定程度上加速了生物降解速率，降解更彻底，无二次污染，具有突出的优势和广阔的应用前景。

3、光催化联合生物法处理低浓度有机废水技术

3.1光催化技术

光催化技术以光敏化半导体为催化剂，在紫外光或日光照射下产生电子一空穴对，催化剂表面羟基或水吸附后，形成氧化能力极强的羟基自由基，通过一系列自由基氧化反应降解有机物。该技术在常温常压下降解有机物，甚至完全矿化，经济，无二次污染。光催化剂TiO₂以其价廉、稳定、无毒、无腐蚀性，具有广阔的应用前景。主要缺点是光催化剂不易烧制在载体表面，易在运行过程中脱落流失。

3.2生物法

生物法主要是利用微生物的新陈代谢作用，吸附、氧化、分解有机废水中的酚类化合物，将其转化为稳定的无害物质，使废水得到净化，是我国低浓度有机废水无害化处理的主要方法。生物法处理所用的微生物主要有真菌、细菌和藻类等·生物处理法多采用好氧处理、厌氧－好氧处理、活性污泥和生物膜法。缺点是对有机浓度较高、毒性较强的废水，由于存在毒性物质对微生物活性的抑制作用，处理效率较低。当废水中当生物法处理的废水中含有难降解的酚类化合物时，一般很难降酚类有机物彻底矿化，未充分降解的残余有机物积累或转化后，水体的危害进一步加剧。

3.3光催化技术联合生物法

光催化联合生物技术处理低浓度有机废水是近年来污水处理的研究热点之一。通过光催化作用，在有机废水中产生强氧化性的羟基自由基，一方面将大分子酚类化合物转化为易于生物降解的或毒性较小的有机物，另一方面将小分子物质直接氧化降解为CO₂和H₂O，接近完全矿化。通过发挥光催化技术和生物法两种方法各自的优点，低浓度有机废水的降解更彻底，无二次污染，处理效率更高。

3.4光催化法联合生物法研究现状与进展

李涛等探讨了“磁性颗粒负载型TiO₂”用于光催化氧化－生物工艺，处理有机磷农药废水的可行性。试验结果表明，经80rain光催化氧化处理后，难降解废水在生物段的COD去除率可达到85％以上，但在光催化预处理时间为1h时COD去除率仅仅才35％，光催化预处理阶段初期生成的中间产物也是难生物降解物，只有经充分光催化氧化处理后才能达到好的效果。赵梦月等采用光催化－生化－光催化降解的方法处理有机磷农药废水，当农药废水的进水COD为2000mg／L，有机磷90mg／L时，经光催化1h～2h，后经生物降解16h，最再经光催化处理2h后，出水COD小于180mg／L，有机磷含量小于0.5 mg／L，总体有机磷去除率可达99％以上。

Hess等采用光催化，生化联合法处理TNT炸药废水得出结论，当只用生化法处理100 mg／LTNT废水时。其矿化率为14％，如果用光催化法先预处理2h，其矿化率则为23％，若预处理6h，则TNT矿化率为32％。Parra等用光催化－生化联合法处理异丙隆废水。对于经光催化预处理1h后的异丙隆废水(0.2mM)，BOD5／COD比值由O增至0.65，增加了可生化性。王怡中等采用光催化－生物法联合法处理100ppm的甲基橙废水，实验结果表明先生物法、后光催化氧化是一种比较好的组合方法，光催化氧化和生物氧化对甲基橙都有去除作用，24h生物氧化，溶液COD去除达69.68％，色度去除达22.39％，随后光催化氧化1h，COD去除达84.65％，色度去除达到91.31％。 Gomez等采用光催化，生物复合反应器降解Z,－－胺四乙酸铁氨(EDTA－Fe)溶液(2.5mM)，结果表明，2.5h光催化氧化后，50％的EDTA－Fe溶液被降解，与此同时，BOD5／COD的比例增加了4倍，明显增加了对EDTA－Fe溶液的可生化性。Mohanty等研究了H酸的光催化－生化降解过程。对于1000mg／LH酸溶液，经生化降解后，COD仅脱除了3.5％；经光催化预处理30 min后(此过程COD脱除了13.7％)，再经生化处理，COD总脱除率为46％；经光催化预处理1h后(此过程COD脱除了27.5％)，再经生化处理，COD总脱除率为61.3％。

邢核等将多相光催化氧化法与生物氧化法组合，探讨了在太阳光条件下负载型催化剂降解染料化合物(50ppm的活性艳红K－2G溶液)的可行性，实验表明，光催化法对色度的去除作用明显，生物氧化法对溶液COD的去除作用明显。经24h生物氧化后，溶液的COD去除最高可达82.92％，经5h光催化氧化，色度的去除保持在20％－30％之间。谢翼飞等采用光催化与生化组合工艺处理印染模拟废水(活性艳红X－3B和阳离子艳红5GN)，脱色率达到94％，COD去除率为94％，远比单独用光催化或生化处

理优越。Balcioglu等采用光催化，生化联合法处理制浆漂白废水，该废水经光催化预处理后，其生物降解性能大大提高。

李川等采用三相内循环式流化床光反应器和固定床生物反应器联合处理难生物降解的对氯酚废水。固定床生物反应器处理效果及废水的COD／BOD5证实，光催化预处理能明显的增强对氯酚的可生化性，使之更易彻底矿化。刘虹通过将光催化与生物膜组合成一体处理苯酚废水，苯酚被光催化降解后立即被生物降解，在反应器中重复循环被降解的效果，难降解与可降解有机物同时得到转化与降解，大大提高了含苯酚废水的处理效率。研究表明，单独生物降解苯酚比单独紫外光辐射降解苯酚时速率较快：苯酚在紫外光与生物膜协同作用下，其去除负荷相比单独紫外辐射和生物膜降解要高；通过生物膜和紫外辐射共同作用，虽然苯酚的降解速率与单独采用生物膜降解时一样，但苯酚的矿化程度要比单独生物降解高。Zhang Y等采用光催化－生物复合反应器对苯酚的降解情况，单独经10h光催化仅能降解部分苯酚，矿化率也不是很高：单独生物降解虽然能几乎完全去除苯酚，但苯酚的矿化率不超过74％，光催化与生物氧化同时进行，能更迅速的去除苯酚，苯酚的矿化率接近92％。

Marsolek MD等人研究了一种新型光催化复合生物膜的循环床(PCBBR)，利用醋酸纤维做光催化剂和微生物的共同载体，载体表层负载浆液形式的Degussa P25 TiO₂，微生物负载在载体内部大孔道中，避免了紫外光辐射及羟基自由基等有毒害物质杀死微生物，使光催化和生物法密切联系。实验结果表明，单独光催化作用下，TCP和COD去除率分别为32％和26％，载体负载微生物后，TCP和COD去除率分别提高到98％和96％，而单独生物降解不能去除TCP。

4、前景展望

光催化氧化联合生物法处理难降解有机废水作为一种新型的处理方法，通过光催化氧化处理和生物降解处理之间协同耦合作用，使难降解有机物，经过光催化氧化后转变为易于被微生物所利用或分解的中间产物，使难降解有机废水矿化程度进一步提高，两级联合处理废水后效率大幅度提高。与传统有机废水处理方法相比，光催化联合生物法，弥补了二者的缺点，在未来低浓度有机废水处理中，具有更广阔的发展和应用推广潜力。

5、结语

光催化氧化联合生物法处理有机废水，目前仍存在许多问题。需进一步深入研究。第一，光催化氧化协同生物降解的作用机理尚未完善，如反应器的组合式、分体式、组合的先后顺序等对处理效果的影响，及光催化氧化阶段对微生物生长及分布规律的影响等，都需做大量研究工作；第二，目前，光催化剂的负载、成型方式仍不太理想，有待提高，在实际应用中必须考虑，使得光催化剂具有良好的催化特性、经济型及耐用性。

参考文献：

[1]申森，王振强等，水体中有机污染物的治理技术[J]，科技咨询导报,2006,(14)：70－71，

4.光催化剂改性技术研究进展 篇四

光催化剂改性技术研究进展

摘要：本文简述了国内外光催化剂的各类改性技术,阐明了各类改性技术的`基本工作原理及需要注意的问题,并针对各种改性方法列举了国内外应用的具体实例,提出光催化剂的改性是提高光催化反应效率的重点所在.作 者：张爱勇 肖羽堂 作者单位：南开大学环境科学与工程学院,天津,300071期 刊：水处理技术 ISTICPKU Journal：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT年，卷(期)：,32(11)分类号：X703.1 TQ426.99关键词：光催化技术 光催化剂改性 催化效率

5.光催化研究生毕业答辩 篇五

光催化氧化技术在染色废水脱色方面的研究

本文主要介绍了光催化氧化技术在染色废水领域应用的机理,举例说明了光催化氧化技术在单一染料废水的.脱色效果及其主要的缺点,介绍了协同光催化氧化技术的概念及其优越性,并说明了今后光催化氧化技术在染色废水处理中的应用前景.

作 者：陈勇 作者单位：武汉大学资源与环境工程学院,湖北,武汉,430000;河南工程学院,河南,新郑,451191刊 名：染整技术英文刊名：TEXTILE DYEING AND FINISHING JOURNAL年，卷(期)：201032(7)分类号：X79关键词：光催化氧化 染色废水 脱色率

6.光催化研究生毕业答辩 篇六

摘要：采用自制的电助光催化装置处理高浓度COD农药废水,处理后的出水水质符合<污水综合排放标准>(GB8978-)三级标准.作 者：方涛 廖丽霞 李晓勤 罗永松 李家麟 FANG Tao LIAO Li-xia LI Xiao-qin LUO Yong-song LI Jia-lin 作者单位：方涛,罗永松,李家麟,FANG Tao,LUO Yong-song,LI Jia-lin(华中师范大学纳米科技研究院)

廖丽霞,李晓勤,LIAO Li-xia,LI Xiao-qin(华中师范大学化学学院,武汉,430079)

7.光催化降解活性翠蓝的实验研究 篇七

关键词：二氧化钛,金属掺杂,光催化

引言

偶氮染料是印染行业中最常用的染料之一, 占染料产品总量的50%以上, 是构成染料废水的主要成分。偶氮染料废水成分复杂、色度深、多含有苯环, 是难生物降解的工业废水之一, 传统的生物法或化学法脱色效果不理想。光催化技术是一种高级氧化技术[1,2], TiO2是常用的催化剂。利用紫外光光照射TiO2表面产生空穴-电子对。空穴通过夺取催化剂表面吸附的H2O、OH-、有机物等的电子, 生成具有强氧化性的羟基自由基·OH, 使污染物完全矿化, 而光生电子则具有较强的原还性。但是TiO2在应用过程中存在着电子-空穴易复合、可见光利用率低等问题[3,4]。金属掺杂是提高TiO2催化效率和拓宽TiO2光谱利用范围的有效方法之一[5,6]。本文以紫外光为光源, 研究了TiO2和掺杂金属离子TiO2降解活性翠蓝的性能, 并考察了最优催化剂的添加量和光照时间对活性翠兰脱色效果的影响。

1 材料与方法

1.1 料与试剂

实验用紫外灯主波长为254nm, 21W (深圳腾诺科技有限公司) , 活性翠蓝 (上海万得化工有限公司) , 钛酸丁酯、盐酸、无水乙醇, 醋酸均为分析纯。

1.2 TiO2及掺杂金属离子TiO2的制备

采用溶胶-凝胶法 (sol-gel) 法。在磁力搅拌下, 将一定量钛酸丁酯滴加到一定量无水乙醇中, 再加入少量醋酸, 得到均匀淡黄色透明溶液 (A) ;将一定量的蒸馏水和无水乙醇配成的溶液于剧烈搅拌下缓慢地滴加一定量的盐酸, 得到透明溶液 (B) ;然后在搅拌下将 (A) 以1滴/秒的速度缓慢地滴加到 (B) 中, 得到均匀透明溶胶, 继续搅拌3小时得半透明溶胶。在鼓风干燥箱中于95-100℃下干燥0.5hr, 得到淡黄色晶状体, 研磨后在一定的温度 (300℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃) 下焙烧2小时, 得到TiO2粉末。溶胶-凝胶法制备TiO2各组分的摩尔比为钛酸丁酯:盐酸:无水乙醇=1.0:2.5:0.06:15.0:0.5。制备掺杂金属离子TiO2时, (B) 溶液为金属盐的醇溶液, 先称取一定量金属离子盐试剂加入一定量去离子水, 边搅拌边加入一定量无水乙醇, 使之完全溶解, 配制溶液。焙烧温度为500℃, 其他操作与制备TiO2相同。制备的掺杂金属离子TiO2记为Mn+-TiO2。掺杂量按Mn2+:TiO2和W6+:TiO2摩尔比计算分别为0.2%;0.4%;0.6%;0.8%;1.0%。

1.3 光催化剂性能实验

1.3.1 最优催化剂的确定

利用颜色指示法确定最优催化剂。称取1mg的上述的催化剂于微反应器中, 加入0.25ml的待降解活性艳蓝染料 (浓度为5mg/L) 。反应在微反应器中进行。用紫外灯从上方照射, 观测颜色随时间的变化。对催化剂进行初筛选, 确定最优催化剂。

1.3.2 催化活性的比较

分别配置浓度为2、4、6、8、10mg/L的活性翠兰溶液, 取50ml加入到100ml的烧杯中, 分别加入25mg催化剂, 用紫外灯从上方照射30min, 取样于2000r/min的转速下离心分离后, 取上清液在最大吸收波长处 (610nm) , 以蒸馏水为参比测定吸光度。

2 结果与讨论

2.1 最佳催化剂的确定

图1所示分别为以TiO2、Mn2+-TiO2和W6+-TiO2为催化剂, 光照60min时的活性翠兰脱色效果。

从图1可以看出, 最优催化剂分别为TiO2 (500℃) , Mn2+-TiO2 (0.6%) 和W6+-TiO2 (0.8%) 。这是因为焙烧温度较低制备的TiO2几乎都是锐钛矿相, 随着焙烧温度的增加, 锐钛矿含量逐渐减少, 金红石型含量逐渐增加。非晶TiO2的粒子表面往往存在大量的缺陷, 易成为空穴对-光生电子复合中心。低温焙烧的TiO2晶化程度比较低, 空穴对-光生电子的复合率高, 降低了羟基自由基的产生, 光催化性能较差。随着焙烧温度的增加, 晶粒生长趋于完整, 在500℃时TiO2样品转变为具有一定比例的锐钛矿型和金红石型的混合物, 可促进空穴和光生电子的转移、分离并迁移到催化剂的表面, 有利于羟基自由基的生成, 光催化性能得到提高。焙烧温度进一步提高, TiO2的粒径迅速增大, 空穴-光生电子迁移路程变长, 导致复合率增大, 羟基自由基的生成速率降低, 催化活性随温度的进一步升高而下降。对掺杂金属离子的TiO2来说, 不同金属离子的最佳掺杂浓度不尽相同, 大于最佳掺杂浓度往往抑制光催化活性。这可能是在低于最佳掺杂浓度时, 增加金属离子浓度会使光生电子的俘获位随之增多, 提高光生电子的分离效果, 催化活性提高。当高于最佳掺杂浓度时, 掺杂离子反而会成为空穴和光生电子的复合中心, 并且过多的掺入量会使半导体粒子表面的空间电荷密度增加, 影响吸收入射光量子。

2.2 催化活性的比较

图2所示为催化剂添加量一定, 活性翠兰初始浓度为5mg/L时, 不同光照时间的吸光度。从图中可以看出, 掺杂金属离子的Mn+-TiO2的吸光度均低于TiO2, Mn2+-TiO2的色度最低。说明掺杂金属离子后TiO2的催化活性得到提高。

3 结论

3.1 制备TiO2的焙烧温度影响TiO2的催化性能, 在500℃下焙烧制备的TiO2催化活性最好。

3.2 掺杂金属离子Mn2+和W6+能够提高TiO2的光催化性能, 在掺杂量分别为和时效果最好。

参考文献

[1]李国亭, 曲久辉, 张西旺, 等.光助电催化降解偶氮染料酸性橙II的降解过程研究[J].环境科学学报, 2006, 26 (10) :1618-1266.

[2]魏红, 李克斌, 赵锋, 等.磷钨酸光催化降解直接大红4BE溶液的研究[J].中国环境科学, 2011, 31 (6) :921-926.

[3]Zhang X, Wang Y, Li G.Effect of operating parameters on microwave assisted photocatalytic degradation of azo dye X-3B with grain TiO2catalyst[J].Journal ofMolecular Catalysis A:Chemical, 2005, 237:199-205.

[4]袁敏, 徐仁扣, 封亚辉.微波辅助光催化降解兽药环丙氨嗪[J].中国环境科学, 2012, 32 (4) :603-608.

[5]吴树新, 马智, 秦永宁等.过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究[J].感光科学与光化学, 2005, 23 (2) :94-101.

8.光催化研究生毕业答辩 篇八

摘要：直接热合Fe2O3制备纳米TiO2/高岭石复合光催化材料.用XRD、FTIR、Raman技术对材料的晶体结构和分子结构进行表征分析.偶氮染料废水初始浓度40 mg/L,催化剂添加量2 g/100 mL废水,废水初始pH=4,紫外光和太阳光下6 h后偶氮废水降解脱色率分别为98.4%和62.5%.作 者：王召东    熊毕华    郝骞    曲艺    白春华    郭高丽    WANG Zhao-dong    XIONG Bi-hua    HAO Qian    QU Yi    BAI Chun-hua    GUO Gao-li  作者单位：王召东,WANG Zhao-dong(平顶山工学院,平顶山,467000)

熊毕华,郝骞,曲艺,白春华,郭高丽,XIONG Bi-hua,HAO Qian,QU Yi,BAI Chun-hua,GUO Gao-li(武汉理工大学资源与环境工程学院,武汉,430070)

期 刊：武汉理工大学学报  ISTICPKU  Journal：JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 年，卷(期)：2006, 28(8) 分类号：X791 关键词：高岭石基二氧化钛    直接热合法    光催化降解    偶氮染料工业废水   

9.光催化研究生毕业答辩 篇九

钐离子掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙研究

摘要：用溶胶-凝胶法制备了掺杂Sm3+的.纳米TiO2,用XRD测定了其晶型,并以甲基橙为液相有机污染物实例研究了样品的光催化活性,发现Sm3+不能进入TiO2晶格中引起了TiO2晶格膨胀,而形成氧化物覆盖在其表面,Sm3+掺杂抑制了TiO2晶相的转变和粒径的增长.活性试验结果表明, Sm3+掺杂可提高TiO2的光催化活性, 并且当掺杂摩尔分数为1.5%时, 光催化活性最好.甲基橙的醌式结构比偶氮结构容易降解.作 者：梁春华 吴峰 作者单位：怀化学院化学与化工系,怀化,418008期 刊：环境保护科学 ISTIC Journal：ENVIRONMENTAL PROTECTION SCIENCE年，卷(期)：,34(2)分类号：X7关键词：钐离子 二氧化钛 光催化降解 甲基橙

10.氧化锌制备及其光催化活性研究 篇十

因此开发一种在光催化降解废水有机污染物领域具有较高的紫外及可见光催化活性同时具有较高热稳定性的催化剂具有重要的意义[9,10]。氧化锌 (ZnO) 具有丰富多样形貌的宽禁带半导体材料, 而且ZnO是一种高效、无毒性、价格低廉的重要光催化剂, 在降解和完全矿化环境中污染物领域备受关注[11]。因此, 制备特殊形貌的ZnO纳米材料, 可以有效的改善其光学性质, 提高其光催化性能。以二水合醋酸锌为原料、二甘醇为溶剂, 采用非水解溶胶-凝胶过程的方法合成了ZnO光催化剂, 以对苯二甲酸作为探针分子, 结合化学荧光技术研究了ZnO光催化剂表面羟基自由基的生成。此方法制备的ZnO具有良好的光催化性能, 有望在治理环境的污染等领域有着良好广泛的运用前景。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

一缩二乙二醇 (AR) , 中国医药集团;二水合醋酸锌 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司;甲基橙 (AR) , 中国医药集团;对苯二甲酸 (AR) , 国药集团化学试剂有限公司。

X射线衍射仪 (X-D-3) , 北京普析通用仪器有限责任公司;光化学反应仪 (XPA系列) , 南京胥江机电厂;台式高速离心机 (TGL-20M) , 长沙平凡仪器仪表有限公司;紫外-可见分光光度计 (TU-1901) , 北京普析通用仪器有限责任公司;傅里叶变换红外光谱仪 (WQF-501) , 北京第二光学仪器厂;荧光光谱仪 (MDX1000) , 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 光催化剂的制备

1.2.1 ZnO样品的制备[12]

以二水合醋酸锌为原料、二甘醇为溶剂, 采用非水解溶胶-凝胶方法合成了ZnO光催化剂。称取1.756g (8mmol) 二水合醋酸锌于烧杯中, 并将其完全溶解在40mL一缩二乙二醇中。然后将烧杯放置于超声波仪中, 采用超声波辅助非水解溶胶-凝胶方法合成了ZnO光催化剂, 超声2h。通过超声波沉降法将白色的沉淀物收集离心管中, 并用离心机以10000r/s离心10min得到白色沉淀, 用无水酒精清洗1~2次, 蒸馏水洗4~5次, 最后将白色沉淀物放在真空干燥箱中在80℃下真空烘干得到ZnO光催化剂。

1.2.2 TiO2 (P25) 样品的制备

量取一定体积的TiCl4慢慢滴加到100mL无水乙醇中, 持续搅拌30min, 然后把反应液转移到120mL反应釜中、密封, 在100℃反应24h。反应液水解、结晶、离心、洗涤、除去氯离子, 然后将产物在100℃干燥48h, 研磨后可以得到纯锐钛矿TiO2催化剂。

2 结果与讨论

2.1 清除剂对催化剂活性的影响

准确称取0.100g ZnO催化剂粉末于石英管中, 编号1、2、3、4和5依次加入40mL浓度为10mg·L-1的甲基橙溶液。然后在2号管中加入0.005mL异丙醇, 在3号管中加入0.004g草酸铵, 在4号管中加入0.004g对苯醌, 在5号管中加入0.0038mL过氧化氢酶。各管中均加入一个小磁子;准确称取0.100g TiO2催化剂粉末于石英管中, 处理方法同上。将石英管放入光化学反应仪中, 在持续搅拌下, 暗处理30min, 取样离心, 分别测其吸光度A0。打开光源, 光照处理1h, 取样离心, 测其吸光度At, 计算降解率W (%) = (A0-At) /A0×100%。

2.1.1 对催化剂紫外光催化活性的影响

图1是TiO2 (P25) 与ZnO光催化剂加清除剂降解甲基橙溶液的紫外光活性。从图1可知: (1) 两种催化剂对模型化合物的降解规律是一致的, 相同条件下, TiO2对甲基橙降解率稍高于ZnO; (2) 无论是TiO2 (P25) 光催化剂还是合成的纳米ZnO光催化剂样品, 在加入清除剂对苯醌 (BQ) 时, 催化剂的降解率是最低的, 即催化活性最低;而且, 合成的纳米ZnO光催化剂样品变化更明显。

2.1.2 对催化剂可见光催化活性的影响

图2是TiO2 (P25) 与ZnO光催化剂加清除剂降解甲基橙溶液的可见光活性。从图2可知: (1) 两种催化剂对模型化合物的降解规律是一致的, 相同条件下, ZnO对甲基橙降解率明显高于TiO2; (2) 合成的纳米ZnO光催化剂样品, 在加入清除剂对苯醌 (BQ) 时, 催化剂的降解率是最低的, 即催化性能最低;而且, 清除剂对苯醌 (BQ) 对合成的纳米ZnO光催化活性的影响更明显。

2.2 光催化剂液相荧光性能

准确称取ZnO, TiO2样品粉末0.1g于降解管中, 并编号;分别加入40mL的甲基橙溶液 (10mg/L) , 加入10mL对苯二甲酸 (3mmol/L) 作为探针物质再放入1个小磁子;把降解管放入XPA系列光化学反应仪中, 在持续搅拌下, 暗处理10min, 取样离心, 以波长为315nm的激光器为光源, 分别测其荧光性能;打开300W汞灯, 紫外光照降解, 每15min取样1次, 离心, 以波长为315nm的激光器为光源, 分别测其荧光性能。

以波长为315nm的激光器为光源, 在室温下研究了ZnO, TiO2光催化剂的荧光性能, 如图3、图4所示。由图可以观察到:光催化剂ZnO、TiO2光催化降解体系经过紫外光的持续照射后, 对苯二甲酸溶液体系大约在426nm处的荧光强度随光照时间的增加而逐渐增强。ZnO、TiO2光催化体系中荧光产物的产生是由于光生羟基自由基 (·OH) 和对苯二甲酸反应生成2-羟基对苯甲酸的结果。同时, 荧光强度的增强意味着光催化体系中产生了更多的羟基自由基, 人们通常认为羟基自由基是光催化氧化中的重要物种[13]。

2.3 紫外光光束下催化剂液相紫外光谱

图5、图6分别是样品TiO2 (P25) 和样品ZnO的降解甲基橙的液相紫外性能。由图5、图6对比来看, 样品ZnO的光催化性能更好, 在光反应30min左右, 光催化反应基本完全了;当光反应60min后, 体系的吸光度几乎为0。

2.4 纳米ZnO的XRD表征

称取0.5g ZnO光催化剂粉末用研钵研细, 放在样品槽内, 用玻璃片压实后放入X射线衍射仪内进行测定。温度室温, 运行电压40KV、电流30mA。以3°/min扫描速度从10~80°范围进行扫描。根据其衍射峰位置、强度得到样品中的信息。

由图7ZnO的XRD谱图可知, 在31.7°、34.4°、36.2°、47.5°、56.5°、62.8°、67.9°和69.0°位置有衍射峰, 其对应的峰强度标识是 (100) 、 (002) 、 (101) 、 (102) 、 (110) 、 (103) 和 (112) 衍射峰的纤锌矿型ZnO, 说明制备的ZnO拥有1个六角晶体结构, 锐利的峰值显示合成ZnO具有良好的结晶度。相对强度高的 (101) 峰表明所合成的ZnO纳米粉体各向异性生长和晶粒择优取向。没有监测到杂质峰, 表明所制备的ZnO纳米粉体纯度高。

3 结论

在室温下, 以二甘醇作为溶剂和稳定剂, 采用超声辅助非水解溶胶-凝胶法成功合成了纳米ZnO。该法具有合成路线短、简单、无表面活性剂等优点。纳米ZnO的XRD表征分析, 该合成的纳米ZnO具有良好的结晶度和纯度。通过光降解甲基橙染料等评价了ZnO纳米粉体的光催化性能。在紫外光照射下, 通过该方法合成的纳米ZnO降解甲基橙的降解率达到86.5%。在可见光照射下, 通过该方法合成的纳米ZnO降解甲基橙的降解率达到61.5%。实验结果表明:该方法合成的ZnO纳米粉体具有良好的光催化活性。动力学研究表明, 光催化降解遵循一级动力学模型。合成的ZnO纳米粉体作为一种有效的半导体光催化剂将在染料工业废水处理中发挥较大作用。

摘要：以二水合醋酸锌为原料、二甘醇为溶剂, 采用非水解溶胶-凝胶过程的方法合成了氧化锌 (ZnO) 光催化剂, 并用XRD对其进行了表征。以甲基橙为光催化反应的模型化合物, 考察了ZnO光催化剂的紫外及可见光催化活性。探索添加不同清除剂 (异丙醇、草酸铵、对苯醌、H2O2酶) 后对紫外及可见光催化活性的影响;以对苯二甲酸作为探针分子, 结合化学荧光技术研究了ZnO光催化剂表面羟基自由基的生成。实验结果表明:此方法制备的ZnO具有良好的光催化性能。

11.光催化研究生毕业答辩 篇十一

设计了一基于等离子体与光催化耦合技术的气态污染物去除装置,介绍了污染物的净化流程设计、脉冲电晕等离子体专用电源、等离子发生器和负载型光催化剂以及等离子与光催化有效耦合形式的设计.检验和实验结果表明,该装置符合国家规定的电器性能指标.对典型的.气态有机污染物有较高的出去率(80%～100%),对气体中的除尘率可达96.9%,对微生物的杀灭率达100%.

作 者：侯立安 吴祖国 王佑君 HOU Li-An WU Zu-Guo WANG You-Jun 作者单位：侯立安,HOU Li-An(第二炮兵工程设计研究院,北京,100011)

吴祖国,王佑君,WU Zu-Guo,WANG You-Jun(第二炮兵工程学院,陕西,西安,710025)

12.光催化研究生毕业答辩 篇十二

TiO2光催化氧化法处理草浆纸厂废水的研究

以TiO2做催化剂,用光催化氧化法处理碱法草浆纸厂废水.讨论了pH值、H2O2的`用量、催化剂用量、光照时间等因素对CODCr去除率的影响,优选了反应条件.结果表明:在 pH=6.08,TiO2用量为0.03 g,光照时间3 h,H2O2量(体积分数)为0.60%的条件下,废水的CODCr去除率可达96%以上.处理后废水达到排放标准.

作 者：朱亦仁 解恒参 张振超  作者单位：徐州师范大学化学系,江苏徐州,221116 刊 名：安全与环境学报  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF SAFETY AND ENVIRONMENT 年，卷(期)： 5(1) 分类号：X703.1 关键词：环境工程   光催化氧化   造纸废水   TiO2   深度处理  

13.光催化研究生毕业答辩 篇十三

关键词：氯氧化铋,复合光催化材料,光催化性能

在能源危机与环境危机日益严重的背景下,如何高效环保的处理污染物成为了解决环境问题的关键。光催化技术可以通过适当的光照催化降解污染物,从而生成对环境和人类无危害的产物,并具有成本低、条件温和、无二次污染等优点,现阶段已证实其在环境污染物处理方面具有良好的应用前景[1]。其中,Bi OCl光催化剂具有独特的层状结构和电子结构,适合的禁带宽度,呈现出良好的光催化性能,对于染料、氯代有机小分子、藻毒素等都具有较好的光催化降解效果,引起了相关领域研究学者的紧密关注[2]。基于以上原因,本文拟对近几些年通过离子掺杂、半导体复合和金属负载手段制备Bi OCl复合光催化材料的研究现状进行整合综述。

1 Bi OCl光催化剂

Bi OCl光催化剂作为卤氧化铋Bi OX ( X = Cl,Br,I) 新型半导体材料的一种,其结构中的Bi3+四周的O2-和Cl-形成反四方柱配位的Pb FCl型四方晶系[3]。同时,Bi OCl的价带由O 2和Bi 6s轨道杂化组成,增加了价带的宽度,导带则由Bi3+6轨道组成,提高了Bi OCl的还原性。因此Bi OCl光催化剂具有较强的光催化性能,使得其在处理环境污染物方面具有重要的的研究价值和良好的应用前景[4]。

2 Bi OCl复合光催化材料的研究进展

2. 1 离子掺杂

Pare等[5]通过掺杂Mn的方法,使得Bi OCl的禁带宽度缩短至2. 75 e V,提高了其在可见光范围的响应能力,并且证实了Mn2+离子可以同时捕获光生电子和空穴,从而进一步提高光催化活性。

Fan等[6]对掺杂Mn的Bi OCl光催化材料进行研究,基于第一性原理方法研究显示,适当的Mn掺杂量可以提高Bi OCl的光催化性能,这是由于Mn-O键较强的共价键特征可以激活Bi OCl在可见光区的响应程度,同时,Mn 3d态可以和周围的Bi和O发生杂化,从而有效的分离光生电子-空穴对。

成姣等[7]在以Bi( NO3)3为铋源、WCl6为氯源和钨源、乙二醇为溶剂、尿素为添加剂形成的新Bi-W-Cl-O体系下,采用一步溶剂热法合成W掺杂Bi OCl光催化剂,实验表明其在可见光下降解苯的活性比纯Bi OCl高,这是由于W的掺入有效地抑制了光生空穴对的复合,并使得吸收峰向长波方向移动,从而增强了光催化剂对可见光的吸收。

王艳等[8]通过水解法向Bi OCl光催化剂掺杂了Sn,研究证实,Sn/Bi OCl复合催化剂仍为四方晶型结构,但其吸收带边发生了红移,Sn的掺杂提高了Bi OCl光催化剂的活性,并且当Sn掺杂量达到9% 时,其禁带宽度最窄,降解效果最高。

Wang等[9]通过N、C共掺杂Bi OCl并在可见光下降解Rh B考察其光催化性能,实验表明通过N、C共掺杂的Bi OCl电子结构发生了有效改变,促进了光生电子的有效转移,降解机理实验明确了其主要活性物种为h+和O2-。

2. 2 半导体复合

Chang等[10]以禁带宽度为2. 6 e V和3. 4 e V的Na Bi O3和Bi OCl为原料,制备成Na Bi O3/ Bi OCl复合半导体催化剂,其在可见光下降解Rh B的效果强于Na Bi O3和Bi OCl,最终降解率达98% 以上。

任泉霖等[11]利用水热法一步制备了Bi2O3/ Bi OCl异质复合光催化材料,以罗丹明B为目标降解物,当Bi/Cl的摩尔比增加时,光催化活性也随之增加,并且当比值为1. 75 时,所制备的Bi2O3/ Bi OCl复合材料光催化活性最高。这是由于Bi2O3与Bi OCl之间形成异质结协同作用,光生电子和空穴发生有效转移降低了电子-空穴对的复合。

王嘉楠等[12]通过水热-溶剂热法制备了Bi VO4/ Bi OCl复合材料。Bi VO4/ Bi OCl对Rh B的吸附能力和光催化活性要明显高于纯Bi OCl,且复合材料具有较高的稳定性,重复使用3 次后降解率仍可达到95% ,变化不明显。

王晓萌等[13]采用溶剂热法制备了不同I/Cl比的Bi OI/Bi OCl可见光催化材料。其中,Bi OI和Bi OCl能够很好的复合,并在可见光区域内有很好的吸收。实验结果表明,I/Cl摩尔比为9∶1 时,Bi OI/Bi OCl的可见光降解活性最高,TOC和COD测试证明复合材料能够对活性艳红X-3B实现一定程度的矿化,对降解机理的探讨证明其主要活性物质为光生空穴。

陈敏等[14]通过水热法一步合成了一种{ 001} 晶面暴露的片状Bi OCl和石墨烯复合材料。Bi OCl/GS在紫外光下较纯Bi OCl光催化性能提高了60% ,在可见光下( λ>400 nm) 降解性能提升到约为纯Bi OCl的两倍,这是由于{ 001} 面的Bi OCl/GS能有效地抑制电荷复合,提高氧空位和光生电子转移效率。

此外,Bi OBr/Bi OCl、( Bi O)2CO3/ Bi OCl、Bi( OH)3/ Bi OCl、Ag Cl / Bi OCl、Ag3PO4/ Bi OCl、WO3/ Bi OCl等复合半导体材料的研究也取得了很大进展[15,16,17,18,19,20]。

2. 3 金属负载

张放放等[21]采用磁控溅射法和溶胶浸渍提拉法制备了Ag/Bi OCl复合光催化剂,Ag的负载改变了原本Bi OCl的形貌结构,使得在降解Rh B时接触面积增加,Rh B降解速率加快,另一方面Ag的负载可以有效地捕获光生电子,抑制光生电子和空穴的复合,进一步促进对Rh B的降解。此外,200 ℃ 下控制气压为1 帕斯卡并反应1 h所得样品表现出最好优的光催化性能。

余长林等[22]采用光化学沉积法制备了Pt/Bi OCl纳米片光催化剂,并研究了Pt沉积量对Pt/Bi OCl纳米片的光吸收和光催化降解酸性橙II性能的影响。分析结果表明,Pt对Bi OCl比表面积的影响不大,但可有效的提高对可见光的吸收能力,抑制光生电子-与空穴对的形成,提高光催化降解活性。当Pt沉积量为1% ~ 2% 时,显著提高了在紫外光下的催化降解活性,并产生可见光活性。

3 结论与展望