掺铁-TiO2/膨润土复合光催化材料制备及性能

采用酸性溶胶法制备掺铁-TiO₂/膨润土复合光催化剂,利用XRD﹑IR等测试手段对其进行了表征。通过测试甲基橙溶液的脱色率和COD去除率对复合光催化剂的光催化活性进行了评价。结果表明,该催化剂有较高的催化氧化性能,在太阳光照射下,对pH=4﹑质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液进行降解时,其脱色率可达95%以上,COD去除率可达85%以上。该催化剂在经过200℃焙烧活化2.5 h后可多次重复利用。     

活性TiO2的制备与去除地下水中氟离子（F－)性能的研究

通过静态和动态(柱)吸附实验,探讨了活性TiO₂去除地下水中氟离子（F^－）时活性TiO₂的投加量、处理时间、酸度等影响因素。实验结果表明：在静态实验中,在50 mL,F^-浓度为10 mg/L的地下水样中,加入0.3 g活性TiO₂,处理15 min,F^-的去除率可达90%以上,且处理前后水样的pH值不变。在动态实验中,0.3 g的活性TiO₂和120 g砾石可使150 mL水样的除氟率达到90%以上。处理后均可达到饮用水的标准。     

天然沸石对提高TiO2光催化活性的作用

以天然沸石为载体,研究了其负载TiO2后对甲基橙溶液的光催化降解效果,探讨了TiO2与沸石的结合类型。通过对负载前后反应动力学模式变化的研究,阐释TiO₂/沸石体系的光催化反应进程。从复合前后样品的AFM、IR、发射光谱变化上看,部分TiO₂与沸石载体形成了新的Ti－O－Si或Ti－O－Al的化学键。光催化实验结果和动力学分析显示,在反应的初始阶段,当TiO₂中引入多孔的沸石载体后,催化剂对甲基橙的降解过程由原来纯粹的吸附控制模式向反应控制模式转变,但还没有达到纯粹的反应控制的程度。沸石载体是通过提高吸附过程的速率,来提升初始阶段的光催化反应速率（R₀）的。     

掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料的吸附和光催化性能研究

采用阳离子表面活性剂十六烷基二甲基溴化铵对临安膨润上进行改性修饰，以钛酸丁酯和K2P1Cl6为前驱体，利用掺有小同量铂的TiO2溶胶对改性膨润土进行反应，制得一系列掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料。测定了复合材料的BET比表面积，利用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量分散光谱（EDS）等手段对其微观结构进行了表征。以甲基橙染料为目标污染物，考察了复合材料的吸附能力和光催化活性。实验结果表明，掺铂的有机-钛柱撑膨润土复合材料比未掺铂的复合材料具有较好的层状结构，且对甲基橙的吸附能力较佳。由于铂能够充当捕获载流子的陷阱，能够有效抑制TiO2光生电子-空穴的复合，所以掺铂有机-钛柱撑膨润土复合材料具有更好的光催化性能，其中掺铂量为0．2％的复合材料的光催化活性最佳，对甲基橙的降解效果最好。     

还原氧化石墨烯复合方式对Ag-TiO2基光电极电子传输性能的影响

为进一步提高Ag-TiO₂光催化效能,制备了还原氧化石墨烯（rGO）复合Ag-TiO₂基的光电极。先通过对比不同的复合方式探究rGO对Ag-TiO₂光催化剂表面电子传输和四环素降解效能的影响;再通过电化学阻抗谱测量、莫特-肖特基曲线等电化学手段对电极进行表征。结果表明：分层复合方式主要降低载体表面控制电极双层/薄膜的界面电阻,而全混复合方式主要降低总电荷转移电阻;分层电极的电子供体浓度随rGO质量分数增加而增大;在rGO质量分数为0.45%和0.25%时,分层复合和全混复合材料对四环素的降解速率分别比Ag-TiO₂提高11.4%和2.3%;在外加0.5 V偏压下,分层复合电极LG6降解效率比未加外偏压时提高了5.3%,而全混复合电极MG2效率没有提升。分层复合方式能更有效地提高光催化剂表面电子传输效能。     

不同产地矿物对有机-钛柱撑蒙脱石复合材料光催化活性的影响

以钛酸丁酯为前驱体,采用醋酸为酸催化剂制备TiO2溶胶,将制备的溶胶分别加入经表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵改性的河北、临安、安吉、内蒙古膨润土中,制备有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂,并对其进行XRD、SEM、BET表征。结果表明,TiO2插入了膨润土层间,并以锐钛矿型的晶形存在,制备的复合光催化剂仍有较好的层状结构,其比表面积均比相对应的不同产地的膨润土的比表面积大。以甲基橙为目标污染物,考察了有机-钛柱撑膨润土复合光催化剂的吸附性能和光催化活性,发现所制备的复合光催化剂具有较好的光催化活性,而且用不同的膨润土合成的催化剂的光催化活性差别很大。膨润土的化学组成和层状结构上的差异是复合催化剂吸附性能和光催化活性差别的主要原因。其中有机-钛柱撑临安膨润土复合光催化剂的光催化活性最好。     

纳米TiO2/SiO2对甲苯-SO2体系气相光催化作用的影响因素

以纳米TiO₂/SiO₂为光催化剂、C₇H₈(toluene)-SO₂-O₂-TiO₂/SiO₂为重点研究体系,研究了甲苯的初始浓度、氧气含量、水蒸气含量和光强对甲苯光催化降解的影响。结果发现,甲苯的初始反应速率随其初始浓度的增加而增大,并最终趋于稳定;随着含氧量增加而不断增大,体积分数为25％时达到最大,之后逐渐减小;水蒸气的体积分数为0.4%时,甲苯降解速率最大;光强增加,甲苯增大反应速率, 3.0 mW/cm²时反应速率趋于定值。体系中引入SO₂促进了甲苯的初步降解,却抑制反应中间产物的进一步降解;同时甲苯的存在也抑制了SO₂的降解。     

有机质对黏性土热传导系数的影响与机制

有机质是土中常见组分,对土体热性质有显著影响。为明确有机质对黏性土热传导系数影响与机制,以膨润土为基质,通过添加腐殖质制备不同有机质含量土样。利用热探针法测定其热传导系数λ,分析λ随干密度ρd、含水率w(饱和度Sr)和有机质含量w_u的变化规律;并通过分析膨润土对有机质的吸附特征,探讨了有机质对土热传导系数影响机制。试验结果表明：有机质含量w_u相同时,热传导系数λ随干密度ρd、含水率w、饱和度Sr增大而增大。在土体饱和、ρd相同条件下,λ随w_u增大而减小,但并非单调线性递减关系;可分为急剧下降段、过渡段和平缓下降段3个阶段。过渡段对应的w_u大致范围为7.5%～15.0%。通过傅积平法测试得出膨润土对紧结态有机质饱和吸附量w_u,1大致为8.0%,对紧结态+稳结态有机质的饱和吸附量w_u,2约为14.0%;即有机质赋存形态变化的两个阈值(w_u,1、w_u,2)和λ-w_u关系曲线过渡段对应的w_...     

基于响应面的可见光催化材料制备与优化

为使TiO₂能在可见光作用下发挥光催化作用,并易于从水中分离,将掺有稀土金属离子Er³⁺的上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃与TiO₂采用溶胶-凝胶法结合,再将其负载于聚氨酯海绵(PS)载体表面,制备Er³⁺:YAlO₃/TiO₂-PS光催化剂。利用响应面(RSM)方法对光催化材料制备条件进行优化,根据中心组合设计方法设计出3因素5水平析因实验,以光催化剂对苯酚的降解率作为响应值,得到最佳的催化剂制备条件:在水热处理温度110~114 ℃、光催化剂中TiO₂质量浓度60~65 mg/L、海绵/溶胶负载比20 g/L时苯酚降解率最佳,与实测结果相符。     

连续玄武岩纤维矿石中TiO2、MgO含量的探讨

玄武岩纤维是以天然玄武岩为生产原料，高温熔融后经漏板拉丝制备而成的纤维。玄武岩纤维中TiO₂、MgO组分含量较低，但对纤维形成的影响不可忽略。根据峨眉山玄武岩中TiO₂、MgO含量不同的斜斑玄武岩和致密玄武岩进行拉丝试验，从玄武岩纤维成丝率、纤维断裂强度、熔制性能等分析，结合已有研究成果对玄武岩中TiO₂、MgO含量进行讨论。结果表明，连续玄武岩纤维矿石中的TiO₂、MgO可增强玄武岩纤维的热性能和化学性能，在一定范围内TiO₂含量增加、MgO含量减少，可提高玄武岩纤维的稳定性和成丝率，增强纤维断裂强度。在现有的工艺条件下，根据不同类别的玄武岩，可将连续玄武岩纤维矿石中TiO₂含量扩大到4%，增加矿石原料的选取范围。     

利用天然矿物承载TiO2制备光催化功能材料的研究

利用天然沸石、膨润土作载体制备的TiO2 /矿物复合体光催化材料 ,在阳光照射下对有机染料罗丹明 -B具分解脱色性能。实验证实未经高温处理的样品光催化性能优于经高温处理的 ,沸石的脱色率 6小时达 10 0 %,膨润土的脱色率达 94 %。晶相分析和热分析证实锐钛矿在有沸石、膨润土存在的水相体系中可直接在矿物表面生成 ,结合牢固 ,同时引起矿物结构的调整。     

坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂性能实验研究

用醇盐水解法、硫酸亚铁-硝酸钾氧化法制备TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂.通过XRD、TEM、UV-Vis和MS分析光催化剂的物相组成、形貌特征、对紫外可见光的漫反射以及磁化率,并以甲基橙为处理对象,对比研究了TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂的光催化效果.结果表明:坡缕石/磁性铁氧化物的复合能降低复合光催化剂中锐钛矿的平均粒径,提高锐钛矿的分散性.铁的复合是否提高光催化剂的光催化效率与催化剂的煅烧温度有关.坡缕石的复合对光催化剂的最佳煅烧温度有影响.     

Fe2O3-TiO2复合光催化剂的制备及其对染料酸性大红降解的光催化活性研究

以氧化铁红粉末为载体,钛酸四丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,制备了Fe2O3-TiO2光催化剂。用XRD、TEM等对催化剂的物相、形貌进行了表征,并通过对酸性大红GR染料废水进行光催化降解实验,研究了催化剂的投加量、光照时间以及起始浓度、pH值、回收方法及催化剂重复使用次数对酸性大红染料废水光降解作用的影响。实验结果表明,氧化铁红粉末负载TiO2催化剂有很好的吸附和光催化性能,并可以多次回收重复使用,在投加量为0.4g/L的条件下,光催化效果最好,1h后的脱色率可达95%以上。     

泡沫镍基P-25薄膜光催化降解水中喹啉

为了提高TiO²薄膜的光催化效率和使用稳定性,采用浸渍涂布法将粉体P-25 TiO₂负载在泡沫镍基片上,制备泡沫镍基负载P-25薄膜光催化材料,利用XPS和FE-SEM分析了薄膜的晶相和形貌,并考察了不同条件下P-25薄膜对水中喹啉的降解效能。研究发现：P-25薄膜均匀覆盖泡沫镍基片表面,薄膜呈混晶结构,表面呈现微裂痕。实验表明：增大光照强度和曝气量能够明显提高水中喹啉的光催化降解率;低pH有利于水中喹啉的去除;初始浓度和温度不是光催化反应的主控因子;曝气产生的吹脱、扰动和水力紊流效应对光催化反应的影响不明显。结果显示：不改变水溶液温度和pH条件下,P-25薄膜对水中喹啉有良好的去除效果,并可多次重复使用。     

膨润土中离子扩散特征试验研究

膨润土在填埋场中有较为广泛的应用。膨润土材料作为衬垫时,扩散是污染物运移的重要方式。为深入了解不同应力状态下膨润土阻滞污染物运移的能力,对Ca2＋,Cl－和Zn2＋在不同孔隙率膨润土中的扩散进行了试验研究,得到的结果与已有文献有较好的一致性。随着孔隙率的增加,离子扩散系数增加,验证了二者之间的指数关系。讨论了在一定孔隙率范围内离子有效扩散系数的估算方法,估算结果与实测值接近     

不同条件下Cu Pd TiO2多金属纳米电极去除地下水中硝酸盐氮的影响

以Pt为阳极,以Ti纳米管为基底修饰一薄层Pd和Cu构成的多金属纳米电极为阴极,搭建电化学反应器进行去除硝酸盐氮(NO3- N)研究,观察了在不同电流密度、初始浓度和pH值条件下该多金属纳米电极对NO3- N去除率的影响。结果表明,在电流密度为30 mA/cm2,添加050 g/L的 Na2SO4作为支持电解质的条件下,电解90 min后Cu Pd TiO2多金属纳米电极对硝酸盐的去除率可达81%,而相同条件下金属Ti做阴极时对硝酸盐的去除率仅为245%。溶液pH值的改变对 NO3- N的去除效果几乎没有影响;随着电流密度的增高,NO3- N的去除效率也随之提高;而随着溶液初始浓度的升高,NO3- N的去除率反而略有下降。     

安徽狸桥地区晚石炭世硅质岩的发现及其地质意义

安徽狸桥地区出露一套硅质建造,其赋存于黄龙组灰岩与五通组石英砂岩之间,呈层状产出,显微镜下主要由隐晶质石英组成,具角砾结构,未见硅质生物,局部有硅化、褐铁矿化现象。其地球化学特征显示,本区硅质岩Si O2含量为93.57%~98.06%(平均为97.22%),∑REE含量低,为4.89×10~(-6)~18.40×10~(-6)(平均为11.29×10~(-6)),δCe为0.50~0.68(平均为0.58),呈负异常,δEu为1.13~2.98(平均为1.49),呈明显的正异常。Al/(Al+Fe+Mn)值为0.11~0.64(平均为0.45),Al_2O_3,TiO_2与Si O2相关性较差,而Fe2O3和Si O2呈明显的正相关。结合双变量SiO_2-Al_2O_3、SiO_2-MgO,三变量Al-Fe-Mn,Fe-Mn-(Ni+Co+Cu)×10图解,指示其为热水沉积成因;其δEu、Mn O/TiO_2、Fe2O3/TiO_2和Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)值分析,其沉积环境为远离陆源物质供给的大陆边缘,受到强烈的热水活动影响。综上表明:晚石炭世时期,狸桥地区处于受基底深断裂及同沉积断裂控制的二级断陷盆地内,可能由于地壳的持续拉张、减薄,导致火山热液或喷气活动沿基底深断裂在海底火山喷发间歇式或旋回期发生热水喷流作用,形成了具有热水喷流沉积成因的角砾状硅质岩。这一发现对于长江中下游地区晚古生代热水沉积硅质岩的研究提供一定的借鉴,也为长江中下游地区至少在石炭纪时存在一定的热水活动提供了有利的证据。     

Transition of TiO_2 in TiO_2/Vermiculite Nanocomposites

The TiO2/vermiculite composites were prepared by in-situ hydrolyzing reaction and in-situ dehydrating reaction of tetrabutyl titanate-hexadecyl trimethyl ammonium bromide intercalated vermiculite. The structural phase transition of TiO2 in TiO2/vermiculite composites calcined at different temperatures was characterized by using XRD and Raman. The results show that at calcination temperature of 800℃ appeared the anatase phase of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites, while pure TiO2 is all converted to rutile at the same temperature. The average crystal size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites and pure TiO2 both increase with the calcination temperature. The average grain size of TiO2 in TiO2/vermiculite nanocomposites is less than that of pure TiO2 at the same calcination temperature. The results also show that the silicon-oxygen structure in layered vermiculite structure can effectively depress the phase transformation from anatase to rutile, thus enhancing the transition temperature and inhibitting the growth of anatase crystals.     

灰色理论在膨润土矿质组分研究中的应用

不同浓度的硫酸溶液(5％，10％，15％，20％，25％，30％)与黑山膨润土作用后，膨润土矿质组分的含量发生了有规律的变化，运用灰色理论中的关联度理论对膨润土及其酸化土的11个矿质组分的变化规律进行分析研究，结果发现：硅、钠、钾、钛在不同浓度的硫酸作用下有相似的变化，表现为不易溶出；铁、铝、镁有相似的变化，表现为随着硫酸浓度的增加溶出越多；膨润土中锰和磷的含量很低，膨润土在较低的硫酸浓度作用下锰和磷部分溶出，后随着硫酸浓度的增加不易再溶出；钙在较低的硫酸浓度作用下全部溶出。这与其化学性质及所处蒙脱石的晶层位置有关。所得上述信息可用于预测各组分在不同环境条件下的行为变化。     

共存重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐去除水中磺胺吡啶的影响

基于硫酸根自由基的高级氧化技术能有效降解水中磺胺类药物残留。由于在自然环境中共存重金属会对环境修复效果产生一定影响,文中重点研究了不同pH环境条件下不同重金属离子对针铁矿活化过硫酸盐(PS)去除水中磺胺吡啶(SPY)的影响。不同类型重金属离子(Cu^2+、Pb^2+、Cd^2+,0.2mmol/L)在反应体系(初始条件:针铁矿,1.0g/L;PS,4mmol/L;SPY,10mg/L;pH=8.2)中对SPY的降解对比研究发现:在无重金属共存的条件下,针铁矿/PS体系降解SPY的去除率为25.2%;Pb^2+和Cd^2+对针铁矿/PS体系的影响较弱,去除率分别为30.8%和34.8%;Cu^2+的促进作用很大,可以使SPY被完全降解(100%)。机理分析认为,在针铁矿/PS体系中Pb^2+和Cd^2+主要通过影响吸附作用导致磺胺吡啶被去除,而Cu^2+主要通过自身活化PS的作用。不同pH条件(3.0,8.0,12.0)实验证实弱碱性条件下,Cu^2+/针铁矿/PS能够发挥较高的活性从而降解SPY。本文结果为采用针铁矿活化过硫酸盐技术修复类似复合污染地下水环境提供了实验依据。