氢气还原针铁矿紫外光协同催化双氧水氧化气体中甲醛

甲醛作为一种致畸、致癌的高毒性有机污染物,对人体健康构成威胁,如何有效去除气体中的甲醛是关注的热点问题之一。采用粒径0.84～3.35 mm的天然针铁矿矿石于300℃氢还原转化为磁铁矿纳米材料,将纳米磁铁矿固定床非均相Fenton氧化反应器与紫外光催化双氧水氧化反应器串接,对比研究了双氧水、双氧水-紫外光、磁铁矿-双氧水、磁铁矿-双氧水-紫外光4种不同反应体系中双氧水投加量、甲醛初始浓度、载气流量对甲醛净化效率的影响。通过小型质谱仪对甲醛Fenton光催化氧化产物进行在线监测及TOC碳平衡分析,探讨甲醛净化的机理。结果显示制备的磁铁矿作为催化剂去除甲醛气体效果明显,在紫外光-10%双氧水-磁铁矿协同作用下,最高去除率可达98%,且在不同气速下对气体中不同浓度的甲醛都有很好的净化效果。研究结果表明,制备的磁铁矿纳米材料催化剂在去除甲醛气体过程中起着重要作用,经紫外光均相催化的双氧水协同作用可以在常温下很好地把气体中的甲醛氧化为CO₂,是一种低成本的有机废气净化技术方法。     

天然含钒金红石降解卤代烃实验研究

利用天然金红石光催化降解卤代烃，在1h内对三氯乙烯和四氯乙烯的降解率分别达到82．54％和94．43％，对三氯甲烷也有一定的降解作用。经电子辐射的金红石光催化活性降低，卤代烃的降解率低于原样；经加热和淬火处理的金红石样品表面钒含量增加，光催化活性提高，能将浓度400μg／L左右的三氯乙烯和四氯乙烯降解到5μg／L以下。     

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。     

电气石复合Nd/TiO2材料光催化活性研究

以硝酸钕、天然矿物电气石和钛酸丁酯为原料,采用凝胶法制备了电气石复合Nd/TiO2和钕掺杂TiO2。用XRD、UV-VIS、ESR对电气石复合Nd/TiO2材料进行了表征;以苯酚为目标降解物,考察了电气石复合Nd/TiO2材料的光催化活性。结果发现TiO2的相变转化区间在600~750℃范围内;电气石掺入对Nd/TiO2材料的光吸收范围基本没有影响,在300~750℃范围煅烧后,随温度升高UV-VIS图谱有逐渐红移现象;电气石的加入使得Nd/TiO2材料在光照及未光照条件下都起到增强.OH强度的作用;在Nd/TiO2材料中掺入0.6%的电气石获得最好的光催化活性,600℃下煅烧光催化效果较优。     

纳米SnO2光催化剂的制备及其在养殖废水处理中的应用

以五水合四氯化锡为原料,采用化学沉淀法制备了纳米SnO₂光催化剂,采用电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物象和形貌等进行了表征,对比分析了自制纳米SnO₂对于养殖废水中氨氮的光催化降解情况。研究结果表明催化剂投加量、废水中氨氮初始质量浓度、溶液pH值和H₂O₂质量浓度均是影响氨氮催化氧化去除效果的重要因素。通过正交实验确定了SnO₂光催化剂氧化的优化反应条件:SnO₂投加量为1.2 g/L,氨氮初始质量浓度为40 mg/L,pH值为8.0,H₂O₂质量浓度为1.0 g/L,催化时间为2 h时,去除率可达72%。     

苯酚和对氯苯酚的二氧化钛光催化降解研究

提出使用将ＴｉＯ２固定于玻璃螺旋管内壁的光降解装置，水溶液中苯酚及对氯苯酚可迅速降解并遵守动力学一级反应。向溶液中增加Ｏ２、或加入Ｈ２Ｏ２和少量铜离子可提高两者的光降解效率。指出：Ｃｌ－不利于两者的降解，苯酚和对氯苯酚的降解最佳ＰＨ分别在４．５和５左右，降解时间约为１ｈ。     

太阳能在处理水、大气及土壤中有机污染物方面的应用

太阳能除作为传统的热源外，还可用于驱动化学过程。本文主要介绍利用光催化氧化技术处理废水、大气及土壤中有机污染物方面的最新进展，正在进行的现场实验、有关的太阳能设施，目前存在的主要困难及未来的应用前景等。     

热处理改性天然闪锌矿的可见光催化性能研究

天然闪锌矿是一种具有良好可见光催化性能的半导体光催化剂,然而其结构缺陷会成为光生电子的捕获阱,导致其光催化反应效率降低。为了进一步提高其可见光催化效率,本文在空气气氛下对天然闪锌矿进行了500～1 200℃的热处理改性实验研究,并利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)对热改性后样品的半导体物理化学性质进行了初步的表征分析;然后以甲基橙为目标降解物进行了热处理样品的光催化实验研究。研究结果显示,空气气氛下的热处理随着温度的逐渐升高,闪锌矿物相先转变为氧化硫酸锌,再转变为红锌矿和锌铁尖晶石,到1 100～1 200℃时样品完全转变为红锌矿-锌铁尖晶石二元复合半导体光催化剂,此时样品在可见光下对甲基橙的降解率从原样的54.2%提高到99.7%,1 100～1 200℃改性后样品的可见光催化性能最好。     

非离子表面活性剂修饰纳米钛柱撑粘土材料的合成与应用

本文采用非离子表面活性剂聚乙烯醇(PVA)对粘土进行改性修饰,并以钛酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了PVA修饰疏水型纳米钛柱撑粘土材料,对其进行了比表面积(BET)、热重分析(TGA)、X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征。实验结果表明,TiO2成功地插入了粘土层间,并以锐钛矿型的晶型存在,制备的柱撑粘土复合材料仍有较好的层状结构,其比表面积较原土有明显的增加,经过PVA修饰后柱撑粘土表面的疏水性得到了提高。以甲基橙的吸附和降解为模型反应,考察了柱撑粘土的吸附性能和光催化活性,实验结果发现PVA修饰疏水型纳米钛柱撑粘土材料对甲基橙表现出了良好的吸附能力和较好的光催化活性。     

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。