共沉淀法制备含Zn水滑石及光催化性能

以共沉淀法制备Zn~(2+)和M~(3+)(M为Al、Cr、Fe)摩尔比为3:1,CO_3~(2-)为层间阴离子的含Zn水滑石(Zn_3M-CO_3-LDHs)。分别采用粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热分析(TG-DTA)等技术对3种含Zn水滑石的结构和性质进行表征。结果表明合成的3种含Zn水滑石都具有碳酸根柱撑水滑石的典型层状结构,且结构规整、晶相单一。Zn_3Cr-CO_3-LDHs在可见光区域的吸收范围最宽。热稳定性顺序为Zn_3Cr-CO_3-LDHsZn_3Al-CO_3-LDHsZn_3Fe-CO_3-LDHs。测试了3种含Zn水滑石的光催化降解罗丹明B溶液性能,结果表明:3种含Zn水滑石均能有效光催化降解罗丹明B,Zn_3Cr-CO_3-LDHs光催化罗丹明B 70 min的降解率达到95.8%,光催化效果最好;Zn_3Al-CO_3-LDHs和Zn_3Fe-CO_3-LDHs的光催化降解率超过84%,光催化效果相近。动力学研究表明3种含Zn水滑石光催化降解罗丹明B过程符合一级反应动力学模型,反应速率常数大小顺序为:Zn_3Cr-CO_3-LDHsZn_3Al-CO_3-LDHsZn_3Fe-CO_3-LDHs。     

掺铁二氧化钛薄膜的自组装制备、表征与光催化性能研究

采用自组装方法于低温液相反应体系中成功制备出大尺寸二维纳米二氧化钛薄膜和掺铁二氧化钛薄膜。样品通过荧光发射光谱、拉曼光谱、高分辨透射电镜等方法进行表征,并研究了紫外光和可见光下Fe3+/TiO2纳米薄膜对甲基橙溶液(MO)的光催化降解过程,探讨了Fe3+对TiO2的光催化活性的影响。结果表明,此方法不需要高温煅烧即可得到高催化活性的金红石和锐钛矿混合型二氧化钛薄膜,以金红石为主。Fe3+掺杂明显提高了TiO2对甲基橙溶液的光催化降解效率:掺杂Fe3+浓度为0.5 mmol/L时光催化效果最优,且更利于较低浓度甲基橙溶液的降解,在紫外光和可见光下对初始浓度5 mg/L甲基橙溶液的降解率分别达到98.62%和89.24%。     

Fe(Ⅱ)/阳离子掺杂针铁矿矿物系统对2-NP的还原转化性能研究

制备了不同阳离子掺杂改性的针铁矿,并采用XRD、红外、热重差热分析以及TEM等手段对其进行了表征,结果显示,掺入Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)后并未明显改变α-FeOOH的晶体结构类型,说明部分阳离子掺杂进入α-FeOOH晶格,从而分别形成因Fe~(3+)被Mn~(2+)、Cr~(3+)、Al~(3+)部分取代的固溶体;红外分析也得到类似结果;热重和差热分析以及TEM观察结果均表明几种金属阳离子没有形成氧化物相,可以确定这些离子已经进入针铁矿的晶格;紫外-可见漫反射光谱分析发现Mn~(2+)、Cr~(3+)掺杂者的能带隙较之纯相针铁矿的稍小,依次为2.18 e V和2.24 e V;而Al~(3+)掺杂者的能带隙与纯相针铁矿相比有所提高,增加至2.34 e V。此外还考查了不同阳离子掺杂及纯相针铁矿与Fe(Ⅱ)构成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的还原效果,研究表明,在溶液pH=6和25℃等的条件下,上述还原转化反应符合准一级动力学方程。其中,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)掺杂针铁矿复合系统对2-NP的降解效果最好,在120 min时就达到了100%去除率,在一定浓度范围内,随着2-NP浓度的升高,2-NP的还原速率降低。而且,Fe(Ⅱ)/Al~(3+)-针铁矿复合系统速率常数(k)随着溶液的pH值增大而升高。     

铒掺杂镧钛酸钾的光催化性能研究

通过高温固相反应制备了Er3+掺杂的nEr2O3:K2La2Ti3O10系列光催化剂,对样品进行了X射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收光谱和比表面积分析,并以染料降解考察了样品的光催化活性.研究表明.Er3+的适量掺杂抑制了K2La2Ti3O10粒径生长,增加了K2La2Ti3O10对太阳光的利用率.提高了K2La2Ti3O10的光催化活性.当n=0.003时,K2La2Ti3O10的光催化活性最大,在可见光和紫外光辎照下,可将多种染料水溶液降解.在可见光辐照下,其光催化活性优于市售的光催化剂TiO2(P25).     

活性炭颗粒负载TiO2的光催化性能研究

文章研究了溶胶-凝胶法制备活性炭颗粒负载TiO2的光催化作用.以20W紫外灯作光源,酸性大红染料为目标物,探讨光催化剂的最佳制备条件.实验结果表明,当钛酸四丁脂与无水乙醇按1:8比例制备Ti02溶胶,活性炭颗粒浸涂凝胶一次,在450℃煅烧2h,酸性大红染料的降解率可达78%.当溶胶掺杂Fe(3 )时,可增强光催化效果,实验表明120min对酸性大红染料废水的光催化降解率由78%提高到97%.     

光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂光降解甲基橙过程中的活性物种(英文)

采用光沉积法制备了光稳定二氧化钛纳米管负载钯催化剂.通过X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附-脱附、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光光谱和光电流等表征手段研究了催化剂的结构和性质.TEM表明二氧化钛纳米管经光照后仍然保持良好的管状结构;XPS结果表明大部分Pd以零价形式存在.以甲基橙溶液作为模拟废液研究了催化剂在紫外光及模拟日光条件下的光催化活性.当Pd的负载量为0.3 wt%时,催化剂的光催化活性最高并且优于P25的光催化活性.另外,通过在光降解过程中加入不同的捕获剂研究了不同氧化活性组分的作用.结果表明,光生空穴(hrb+)在光催化降解过程中起主要作用.     

Ce掺杂羟基铁插层蒙脱石的光催化性能研究

使用离子交换的方式制备了掺杂Ce的羟基铁插层蒙脱石,通过X射线粉末衍射分析(XRD)、红外光谱(FTIR)、X射线电子能谱(XPS)以及BET比表面积分析等测试手段对催化剂进行了表征。在不同实验条件下,使用插层蒙脱石作为异相光助Fenton试剂,考查了催化剂在紫外光条件下降解活性艳蓝的光催化性能。实验结果表明,掺杂Ce能明显提高羟基铁插层蒙脱石的光催化效率。在活性艳蓝(KN-R)初始质量浓度ρ0(KN-R)=75mg/L,pH=3.0,H2O2初始浓度[H2O2]0=4.9mmol/L条件下,t=100min时,掺杂2%Ce的铁插层蒙脱石对活性艳蓝的降解率为99.5%。实验结果结合化学结构的分析表征探讨了Ce对催化效果的影响。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解亚甲基蓝的实验研究

采用TiCl4水解法制备钛柱化剂与钠蒙脱石离子交换后,自然风干、焙烧得到具有稳定层结构、大晶面间距(2.26 nm)和大比表面积(285.7 m2/g)的钛柱撑蒙脱石(Ti-PILM)。用制备的Ti-PILM对亚甲基蓝(MB)进行紫外光作用下的光催化降解实验,并与层结构不规则的Ti-PILM在相同条件下对MB的光催化效果进行对比,研究MB的初始浓度、Ti-PILM投放量、pH对光催化降解效果的影响。结果表明,室温条件下,降解时间120 min,当Ti-PILM投样量等于2 g/L,MB初始浓度为50 mg/L,pH为7时,Ti-PILM对MB降解速度最高。与纳米TiO2不同,Ti-PILM对MB的降解率和降解初速率与MB在其表面的吸附行为密切相关。     

掺杂二氧化钛光降解触媒丝的制备及其可见光催化性能

为使T iO2光催化剂能有效地利用可见光,采用前驱物薄膜分解法制备了掺杂锑的二氧化钛光降解触媒丝。玻璃纤维丝具有导光性,尤其适用于水体中污染物的光催化降解。初步研究制备条件、掺杂物浓度等对T iO2触媒丝性能的影响及所制备的玻璃基T iO2触媒丝对甲胺磷的可见光催化降解情况。所制掺杂T iO2光降解触媒丝在可见光下对甲胺磷具有良好的光催化降解性能,掺杂0.2%的触媒丝的光催化活性最好,6 h后对浓度为1.0×1-0 4m o l/L甲胺磷溶液的降解率达到了97.2%。     

无机界矿物天然自净化功能之矿物光催化作用

在简述半导体光催化理论及TiO2多相光催化作用近30年研究现状的基础上，重点对国内外一直处于空白状态的天然含钒金红石光催化性能进行研究。天然含钒金红石中部分Ti^4 被V^5 包括Fe^3 、Cu^2 和Zn^2 等杂质离子替代可引起其晶格畸变与缺陷。机械粉碎到70～80μm后可使其晶胞膨胀0.33％，原位加热700～1100℃其晶胞可膨胀0．93％～2．13％，淬火改性其晶胞收缩0．01％～0．07％。受热改性其体相中V^5 向表面偏析。对晶格畸变的修复可表现为晶面重构和再结晶作用及微应力释放作用。粉碎的金红石对卤代烃三氯乙烯和四氯乙烯具有一定的降解效果而表现出良好的光催化活性。加热1000℃，金红石对卤代烃的降解率明显提高。淬火1000℃和1100℃，金红石对卤代烃的降解速度大大加快。而电子辐射金红石对三氯乙烯的降解率则明显降低。通过52种金属氧化物和金属硫化物半导体矿物的初步研究，发现大多数金属氧化物矿物产生光电子的波长范围是249～777nm，吸收光主要是可见光。而大多数金属硫化物矿物产生光电子的最大波长大于921nm，吸收光主要是红外光，充分表明无机界具有光催化功能的半导体在可见光条件下就可以产生光电子与空穴。系统开展无机界矿物光催化作用研究，对揭示地球生命过程和环境演化有着不可替代的作用，对氧化降解地球表层系统中有机污染物尤其是不能自行降解的持久性有机污染物有着至关重要的作用。     

BiOBr/铁改性蒙脱石对罗丹明B的光催化降解性能研究

在低温条件下通过铁改性蒙脱石与BiOBr复合成功合成了一种新型的光催化材料,称为BiOBr/Fe-Mt。运用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对BiOBr/Fe-Mt材料进行表征。同时以λ400 nm的可见光为光源,开展该催化剂对罗丹明B(Rh B)的光催化降解实验以评估其光催化活性。结果表明,支撑材料投加量被固定在2.5 g的条件下,采用铁改性蒙脱石制备的BiOBr/Fe-Mt材料对Rh B的光催化降解活性高于采用钠基蒙脱石制备的BiOBr/Na-Mt。光催化活性的显著提高,主要归因于:1 BiOBr/Fe-Mt的禁带宽度降低至2.46 e V,或可能形成了BiOBr/铁氧化物异质结结构;2 BiOBr/Fe-Mt上仅发生较少的十六烷基三甲基溴化铵有机分子残留。这些结构因素均可以有效促进BiOBr/Fe-Mt上Rh B的光催化降解。     

蒙脱石向海绿石转变的“海绿石化”模拟研究

海绿石是一种浅海相沉积指示矿物,形成成熟的海绿石需1Ma。本文以含铁量很低的蒙脱石和0.1mol/LFe~(3+)、0.2mol/LK~+的离子溶液分别为初始物质在50℃恒温环境和不同的pH、Eh条件下,模拟海绿石化过程,并通过XRD、FTIR、SEM、ESR等检测反应产物。研究发现,在SEM下观察到球形纳米颗粒的海绿石出现;同时XRD谱图上除出现云母类矿物的001衍射峰外,还出现d值为0.1520nm和0.1498nm的代表海绿石和铁伊利石的060特征衍射峰。pH和氧化还原条件对产物的影响比较显著,pH为酸性时出现海绿石和铁伊利石的组合,其红外吸收谱中出现AlFe~(2+)OH或Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3547~3562cm~(-1))、Fe~(3+)Fe~(3+)OH的伸缩振动峰,与之相应的ESR中出现g=1.978的八面体位Fe~(3+)的共振峰;当pH介于中性的时候,红外光谱谱图上出现明显的AlFe~(2+)OH、Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3550~3562cm~(-1))和Al~(3+)Fe~(3+)OH(870cm~(-1))振动;pH为碱性时,出现Fe~(3+)Mg~(2+)OH(3560cm~(-1))振动;上述红外吸收振动的出现表明Fe~(3+)已经进入了蒙脱石结构的八面体位。蒙脱石在上述条件下发生明显的改变,发生海绿石化或铁伊利石化,pH和氧化还原条件对结果的影响比较显著,酸性的环境中海绿石化显著,而中性至碱性的环境则发生铁伊利石化。     

硬石膏、重晶石、天青石及其合成类似物的发光中心

所有硫酸盐类中的SO_4~(2-)本征的发光中心(LC)出现在360nm,但在含大量杂质的硫酸盐中是不存在的。在硬石膏的发光光谱中已观测到三个非等效的Gd~(3+)LC,在天青石中确立了Gd~(3+)、Ce~(3+)和O_2LC。硫酸盐中光致发光(PL)带分配如下:Ca和Ba的硫酸盐中,该带在460nm,它与Eu~(2+)有关(同样可能与Al~(3+)或施主—受主对相联系);520和590nm的带与VO_4、MoO_4和TiO_4置换SO_4有关;660nm谱带由Ti引起,在620nmX射线的发光(XL)带由Ag引起。     

太阳能电池协同强化水钠锰矿光电催化染料降解研究

电催化、光催化、光电催化等电化学技术以其高效、廉价、环保等特点被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术,在有机废水处理等方面得以广泛应用。本文借助电化学电量控制法制备了水钠锰矿电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其物相形貌,UV-Vis漫反射吸收谱结果表明水钠锰矿对300~600 nm波长范围可见光表现出良好吸收能力,计算其直接带隙约为2.14 e V,Mott-Schottky曲线计算其平带电位约1.15 V,0.1 mol/L Na2SO4介质中载流子浓度约为3.3×1019cm-3,是良好的可见光激发n型半导体材料。同时,本文以廉价高效的太阳能电池板取代了传统电化学工作站等外加电场设备,成功实现了协同强化水钠锰矿光电催化降解作用。协同作用下甲基橙60 min降解率为90.2%,效率远高于水钠锰矿光催化(2.2%)与电极电催化(33.6%)作用,强化了水钠锰矿光电催化降解反应,节省能耗的同时显著提高了降解效率。批次循环降解实验表明第4轮降解率(86.8%)较之第1轮(90.3%)降低程度5%,表明其具有良好长时间运行稳定性。     

澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱学特征

采用红外吸收光谱、拉曼光谱、紫外-可见-近红外吸收光谱等无损分析技术,并结合激光诱导击穿光谱和电子探针对澳大利亚孟席斯祖母绿的光谱特征、成分特征和颜色成因进行了研究。红外光谱分析显示孟席斯祖母绿具有[Si_6O_(18)]基团振动特征,其结构孔道中的Ⅱ型水吸收强于Ⅰ型水;拉曼光谱特征峰主要在323 cm、397 cm~(-1)、685 cm~(-1)和1067 cm~(-1),并可检测到142 cm~(-1)和190 cm~(-1)等弱散射峰;紫外-可见-近红外吸收光谱主要由Cr~(3+)、V~(3+)、Fe~(2+)和Fe~(3+)的吸收组成,其中424 nm和611 nm的吸收由Cr~(3+)和V~(3+)联合作用导致,644 nm、661 nm和682 nm的吸收由Cr~(3+)产生。结合Cr_2O_3含量显著高于V_2O_3的化学成分特征,表明孟席斯祖母绿主要由Cr致色。同时将孟席斯祖母绿与云南祖母绿进行对比分析,为孟席斯祖母绿的宝石学鉴定和质量评价提供依据。     

蒙脱石基纳米FeOOH/TiO2复合材料的制备与光催化活性研究

以蒙脱石为基底,采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛/蒙脱石(TiO2/Mmt)复合光催化材料,通过Fe(NO3)3-HNO3体系水解生长纳米FeOOH,从而制备出负载型羟基氧化铁/二氧化钛/蒙脱石(FeOOH/TiO3/Mmt)复合光催化材料以改善材料在可见光下的光催化性能.高分辨透射电镜的表征结果显示,FeOOH/TiO2复合薄膜厚度约为10～40 nm,TiO2为晶粒粒径约为5～10nm的锐钛矿,FeOOH为长10～30 nm,宽约4 nm的针铁矿.以甲基橙为目标物,对FeOOH/TiO2/Mmt复合材料的光催化性能进行初探,在甲基橙初始浓度为5 mg/L,催化剂用量为1.875 g/L,H2O2初始浓度为2 mmol/L,pH值为6.5,350 W氙灯照射1 h,甲基橙脱色率达到99%,明显优于相同条件下TiO2/Mint对甲基橙的45%脱色率;同时甲基橙残液的红外光谱图显示FeOOH/TiO2/Mmt/H2O2/UV体系比FeOOH/TiO2/Mint/H2O2/Visible light体系具备更好的光催化氧化苯环的能力,降解更为彻底.     

镍酞菁修饰镍铝水滑石的制备及光催化性能研究

通过共沉淀法将水溶性四羧基镍酞菁(Ni Pc)负载到镍-铝碳酸根水滑石(Ni Al-LDHs)上,制备负载型催化剂(Ni Pc/Ni Al-LDHs)。采用XRD、FT-IR、UV-Vis、TG-DTA和SEM等技术对酞菁衍生物和Ni Pc/Ni Al-LDHs的结构进行表征。结果表明Ni Pc没有改变Ni Al-LDHs的晶型结构和热稳定性能。在10 mg/L、25 m L的甲基橙溶液、p H值为3、H2O2用量50μL的条件下,Ni Pc/Ni Al-LDHs协同H2O2光催化氧化降解甲基橙3 h后,甲基橙剩余率为16.33%。溶液p H值在3~7范围内,Ni Pc/Ni Al-LDHs/H2O2都能有效光催化氧化降解甲基橙,且光催化氧化降解过程涉及到羟基自由基反应。     

纳米赤铁矿电极光电催化特性及苯酚降解活性研究

伴随环境污染问题日益加剧,借助半导体材料实现光能的光电转化在催化及环境领域引起广泛关注。本文借助电化学方法快速高效地合成不同沉积时间纳米赤铁矿薄膜电极。X射线衍射(XRD)、Raman光谱测试表明其成分为赤铁矿物相;原子力显微镜(AFM)观测颗粒尺寸约52.1(±1.48)nm×50.5(±1.49)nm,表面高度起伏分布于70~100 nm,且分布特征符合正态分布规律。紫外可见漫反射吸收谱显示电极可显著吸收350~600 nm波长范围可见光,计算得禁带宽度约2.0~2.1 e V。光电化学实验光电流密度-时间曲线及电流-电压曲线表明电极有良好的可见光光电催化活性,且反应符合Langmuir-Hinshelwood多相反应动力学模型。进一步选取效果较显著的沉积时间10 min电极研究其光电催化降解苯酚活性,0.65 V vs.SCE(饱和甘汞电极)恒电势光照条件下6 h苯酚降解率达62%,拟合一级动力学反应模型可知,反应速率常数k为0.16 h-1(R2=0.996)。综上,本文研究结果显示电化学法简单高效合成的纳米赤铁矿具有良好半导体性能且能够可见光光电催化降解苯酚等有机污染物。     

SiO2-TiO2薄膜制备及其光催化性能研究

Sol-gel法制备SiO2-TiO2复合薄膜，进行甲醛的光催化降解实验，研究了SiO2掺杂量、薄膜焙烧温度、甲醛溶液pH值及初始浓度对光催化性能的影响。结果表明，500℃焙烧1h，掺杂质量SiO2：TiO2=12：100时，SiO2-TiO2薄膜的光催化活性最高，150min后甲醛降解率达76％，是单纯TiO2薄膜的1．3倍，该薄膜稳定性较好，经重复8次使用，最大降解率只下降4％。     

Fe3+ -SiO2-TiO2薄膜的制备及其光催化活性

Sol-gel法制备Fe3 掺杂TiO2催化剂的基础上,掺入SiO2纳米粉体,制备了一种改性Fe3 -SiO2-TiO2薄膜。以甲醛为降解对象,探讨金属掺杂和半导体复合量、活化温度、负载量等对该薄膜光催化活性的影响。结果表明,在500℃焙烧、质量比Fe3 ∶SiO2∶TiO2=1.0∶12∶100、镀膜5层时,Fe3 -SiO2-TiO2薄膜的光催化活性最高,150min后甲醛降解率达93%,是单纯TiO2薄膜的1.9倍。