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。     

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。     

天然含铁闪锌矿的可见光催化还原活性研究

通过电子探针(EMPA)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射谱(DRS)、光致发光谱(PL)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和霍尔效应(Hall-effect)等测试手段对天然闪锌矿样品的半导体物理化学性能进行了表征分析。分析结果认为,天然闪锌矿良好的可见光响应性能主要源自其晶格内丰富的类质同像替代离子。此外,样品中的变价元素Fe能够参与价带光生空穴的捕获,提高导带光生电子的利用率,从而提高其光催化活性。样品中丰富的缺陷也有利于光催化活性的提高,大量的解理面和裂开面能够提供较完整的晶面增加反应活性点位,空位缺陷和晶格膨胀畸变等可以提高光生电子空穴对的分离效率。与其特殊的物理化学性质相符,天然闪锌矿光催化还原降解甲基橙的实验证明了其较高的可见光催化还原活性。本研究结果也预示着天然半导体矿物闪锌矿作为一种新的低成本、高效率的可见光催化材料将在环境污染治理领域具有一定的应用前景。     

合成纤蛇纹石纳米管组装ZnS的实验研究

采用超声化学法在合成纤蛇纹石纳米管内进行了组装ZnS量子点的研究。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)及紫外-可见光谱仪对组装样品进行了表征。TEM观察发现在纤蛇纹石纳米管中组装了ZnS;XRD分析表明组装的ZnS量子点为β-ZnS结构,其平均晶粒度为4.2nm;紫外-可见吸收光谱研究表明ZnS量子点的吸收边红移5nm。     

天然沸石负载二氧化钛光催化剂的制备与性能研究

以钛酸丁酯为钛源，天然沸石为载体，用溶胶．凝胶法制备了天然沸石负载TiO2光催化剂，用紫外可见吸收光谱、比表面积、红外光谱和X射线衍射等分析技术对沸石负载TiO2光催化剂进行了表征，以甲基橙为目标降解染料，考察了TiO2负载量、催化剂用量、热处理温度等不同条件下催化剂的光催化活性，结果表明，用天然沸石为载体所制得的TiO2光催化剂对于甲基橙具有较好的光催化降解效果。     

不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土的制备及其光催化活性研究

本文分别采用阴离子、非离子、阳离子三种不同类型的表面活性剂对河北蒙脱石进行改性修饰,并以酞酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法（Sol-gel）制备了不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土催化剂.用X射线粉末衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段表征了催化剂的微观结构,以2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-trichlorophenol, TCP）和甲基橙染料的吸附、降解为模型反应,考察了改变溶胶和表面活性剂的不同添加顺序对阳离子表面活性剂所修饰的催化剂性质的影响,以及不同类型的表面活性剂修饰所得的催化剂的光催化活性.实验结果表明,通过添加不同的表面活性剂能够不同程度地改变柱撑粘土的BET比表面积,并使其对不同目标污染物具有不同的吸附能力和光催化活性.阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS）修饰的TiO2柱撑粘土具有较好的光催化活性,其次是非离子表面活性剂聚乙烯醇（PVA）修饰的TiO2柱撑粘土,而阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）修饰的柱撑粘土光催化活性较差.     

天然有机质存在条件下的纳米颗粒与重金属协同行为研究

纳米颗粒与重金属元素相结合发生反应,可能产生一系列相互作用关系。这些作用过程是取决于多个环境条件共同作用的复杂过程,尤其是在土壤这种复杂的典型非均质环境介质中。这些作用关系可分为协同促进和拮抗抑制两大类关系。对于土壤中的重金属元素离子而言,纳米态粒子对其环境有效性究竟是协同促进还是拮抗抑制作用,关键取决于纳米粒子的表面修饰特性、二者间的界面反应以及反应后重金属元素的最终赋存状态这三个方面。协同促进或拮抗抑制作用与否则最终决定了这些污染重金属离子的生物可利用性和生态毒性响应。本文对近年来纳米颗粒-重金属共环境行为国内外研究现状进行综述讨论。纳米-重金属界面吸附解吸和土壤中迁移持留过程研究涉及多个热力学、动力学解析方法,科学家结合静态批实验和动态迁移实验等实验室模拟手段,对纳米颗粒、重金属离子、有机质三因子在土壤介质中的相互作用影响和共行为方式展开深入探讨。在重金属离子-纳米颗粒表面吸附机制、赋存形态以及重金属纳米吸附态土壤迁移固定机制研究中,多种定性表征方法的综合应用,如透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构光谱/扩展X射线吸收精细结构光谱(XANES/EXAFS)等方法相结合,被公认是揭示这一系列过程机制的重要技术手段。针对不同土壤环境中有机质存在条件,正确评价纳米态物质对重金属的迁移性及生物可利用性的影响作用,将为纳米环境效应评估和纳米修复技术等相关应用提供重要的数据支持和机理依据。     

凹凸棒黏土的提纯对噻吩化合物脱除的影响

用分散剂六偏磷酸钠对甘肃临泽凹凸棒黏土进行提纯,将提纯前后的凹凸棒黏土制备脱硫剂,进行X射线衍射(XRD)、BET比表面积测试(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征。测定了两种脱硫剂对模拟汽油中的噻吩的吸附脱硫性能。结果表明:提纯后的凹凸棒黏土制备的脱硫剂将模拟汽油中噻吩的含量由500×10-6降到165×10-6,脱硫率为67.0%,比提纯前的脱硫剂脱硫率提高了18.4%。     

蒙脱石伊利石化的水热实验模拟

以蒙脱石为初始材料,通过水热实验模拟在不同温度压力条件下蒙脱石的伊利石化过程。利用X射线粉末衍射及X射线荧光光谱、红外光谱和扫描电镜等方法对样品的矿物物相、化学成分、晶体结构与微观形貌等进行分析,其结果表明:(1)蒙脱石至伊利石的转化受温度和压力条件的控制;(2)随着温度和压力的增高,蒙脱石伊利石化沿着蒙脱石-无序伊蒙混层-有序伊蒙混层-伊利石的转化序列进行转化;(3)水热实验模拟表明蒙脱石至伊利石的转化以溶解重结晶机制为主。实验结果不仅有助于了解埋藏与低级变质作用中的蒙脱石伊利石化过程,同时为研究断层活动所致断层泥中黏土矿物的转化及反演断层形成时温度压力条件提供基本参数。     

固体酸SO42-/TiO2-SnO2-ZnO光催化降解苯酚废水

采用共沉淀-湿法研磨-焙烧法制备 SO42-/TiO2-SnO2-ZnO(简写 STSZ)型固体酸催化剂,通过X射线衍射光谱、吡啶-红外光谱和扫描电镜对固体酸催化剂进行表征;以紫外灯为光源,研究催化剂用量、反应温度、反应时间以及催化剂回收利用等因素对苯酚降解的影响。结果表明在苯酚浓度为20 mg/L时,催化剂加入量6 g/L,20 W 紫外灯光距10 cm,废水温度40℃下搅拌反应3 h后,苯酚降解率可达到79.3%;催化剂重复使用6次后效果降低约10.6%,催化剂再生后活性与新鲜催化剂相当。     

海泡石吸附纳米TiO2对·OH基产生的影响

用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对海泡石结构和形貌以及吸附纳米二氧化钛的海泡石的形貌进行了观察;采用BET法(以氮气为吸附气体)测定海泡石吸附纳米二氧化钛的比表面积的变化,用电子自旋波谱仪ESR对海泡石吸附纳米二氧化钛产生羟基自由基(·OH)的能力进行表征。研究结果发现,海泡石对纳米二氧化钛有较好的吸附、分散作用,在自然光条件下可产生·OH,且在355nm波长照射条件下产生·OH的能力增强。这不仅解决了纳米材料团聚、不易分散的问题,而且增强了纳米材料的光催化性能。     

黏土矿物与碱激发地聚物的相互作用机理

土体固化的核心问题之一就是使用适宜的固化剂固化黏土矿物。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)以及X射线光电子能谱(XPS)等试验方法,研究不同碱含量下碱激发地聚物固化的蒙脱石、伊利石和高岭土的微观结构、物质组成及物理化学反应过程,探究碱激发地聚物与黏土矿物之间的相互作用机理。研究结果表明:黏土矿物经碱激发地聚物固化后,由松散颗粒转变为块状致密结构;随着地聚物中碱含量的增加,Si、Al及Ca元素电子结合能下降;蒙脱石在衍射角为5°左右(001)峰形右移,层间距减小;蒙脱石吸附水含量减小,亲水能力下降,矿物活性被限制。     

天然闪锌矿原位高温X射线衍射研究

对天然闪锌矿进行了原位高温X射线衍射实验研究,结果表明：闪锌矿受热膨胀,27～675℃温度范围内其膨胀系数为25.61×10-6℃-1;随着温度的升高,在543℃时产生中间物相Zn3O（SO4）2,并分解产生红锌矿ZnO;在797℃时中间物相完全消失,同时出现尖晶石结构的ZnFe2O4;加热至1160℃时的产物为ZnO和ZnFe2O4。实验表明,天然闪锌矿的热改性可产生一定比例的红锌矿（ZnO）,其与闪锌矿一起形成二元复合半导体。在光的激发下,该半导体体系产生的光生载流子由一种半导体注入另一种半导体,降低了光生电子-空穴对的复合几率,提高其光催化活性。本文的研究可为热改性提高天然闪锌矿光催化活性提供理论依据。     

纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝

在以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法合成制备纳米TiO2催化剂样品的基础上,将其用于在紫外光照射和无光照射条件下进行亚甲基蓝降解的实验研究,并与P-25纳米TiO2进行光催化降解对比研究。对在不同条件下合成制备样品的光催化降解率的差异,通过X射线粉晶衍射、扫描电镜等从物相组成、微观结构等因素上进行了分析和探讨。结果表明,采用溶胶-凝胶法在450℃焙烧2 h所得到的纳米TiO2具有很好的光催化降解亚甲基蓝的能力,当催化剂样品质量浓度为2.5 g/L,亚甲基蓝初始浓度为5.0 mg/L时,室温下光催化反应3 h,其降解率达98%以上,其光催化降解率比P-25纳米TiO2高;光催化降解率与催化剂样品的制备条件、物相组成、颗粒尺寸等因素有关。     

丝光沸石/TiO2复合体的特征及对甲苯光催化降解研究

在TiO2光催化剂的制备过程中加入一定比例的丝光沸石制备了丝光沸石／TiO2复合体光催化剂．对含甲苯废气进行光催化降解实验．同时运用X射线粉末衍射技术、红外光谱、激光拉曼光谱和紫外一可见漫反射光谱等技术对丝光沸石／TiO2复合体的结构特征和光催化性能进行研究结果表明：丝光沸石的加入能够显著地降低复合光催化剂中TiO2的纳米颗粒粒径、增强其对紫外光的吸收,同时复合光催化剂中TiO2与丝光沸石的结构羟基发生反应形成键合,从而增强了复合体的光催化活性。在丝光沸石和TiO2复合的质量配比为1：5时．复合光催化剂对甲苯的光催化降解率最高．达94．58％。     

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。     

性能优异的Rh改性的Pd/Al2O3密偶催化剂（英文）

采用等体积浸渍法制备了Pd/Al2O3和Rh-Pd/Al2O3密偶催化剂,运用H2程序升温还原、CO化学吸附和X射线光电子能谱等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对丙烷总包反应和单反应的转化活性.总包反应结果表明,Rh的添加使起燃温度和完全转化温度分别降低了23和18 oC.单反应结果证明,添加Rh能提高各单反应丙烷的转化活性,尤其是有NO参与的反应.表征结果证明,掺杂Rh不仅可以抑制活性组分PdOx的烧结,提高PdOx的分散度,而且可以改变其电子状态     

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%。     

纤蛇纹石/酸浸二氧化硅负载TiO_2复合材料的结构性能及其降解罗丹明B的实验研究

以天然纳米矿物纤蛇纹石和酸浸二氧化硅为载体,钛酸四丁酯为钛源,在室温条件下采用溶胶-凝胶法,制备了负载TiO_2的复合光催化材料。采用气体吸附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法对载体和不同温度煅烧得到的样品进行微观形貌和结构分析,并在紫外光照射下,以10 mg/L罗丹明B为目标污染物评价不同样品的光催化活性。结果表明,750℃煅烧的酸浸二氧化硅负载TiO_2复合材料的光催化性能最好,光照40 min对罗丹明B的去除率达到91.57%,载体良好的吸附能力能够促进污染物的降解。     

凹凸棒石基纳米氧化铁脱除硫化氢研究

以93%的盱眙凹凸棒和临泽凹凸棒为载体,淀粉糖苷非离子表面活性剂为分散剂,负载纳米氧化铁为活性组分制备脱硫剂。采用L18(2×73)正交试验和单因素试验,对气体流量为10ml/min的纯H2S气体,在不同条件下制备的脱硫吸附剂进行H2S气体脱除研究。结果表明:得到的纳米氧化铁为各种晶态型氧化铁,纳米氧化铁分散均匀,且其平均粒径小于10nm,脱除H2S的最大硫容为29.98%。利用红外(IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对脱硫反应前后的脱硫剂进行表征并分析其脱硫机理。