二氧化钛溶胶日光下降解亚甲基蓝的研究

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改性纳米二氧化钛光催化降解水中微量溶解性亚甲基蓝

改性纳米二氧化钛光催化降解水中微量溶解性亚甲基蓝

改性纳米二氧化钛光催化降解水中微量溶解性亚甲基蓝
刘彦平;郝利辉
【期刊名称】《石化技术与应用》
【年(卷),期】2008(026)002
【摘要】以TiCl4,(NH4)2SO4为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了SO2-4/TiO2光催化剂,利用X射线衍射仪对所制备试样进行了表征,并将其用于光催化降解水中微量亚甲基蓝.结果表明,SO2-4离子的掺杂修饰,使纳米TiO2结构明显改善.确定出亚甲基蓝溶液降解的最佳工艺条件为:紫外光照射下,在石英试管中,亚甲基蓝的初始浓度为6~9 mg/L,催化剂投加量为1.0~1.5 g/L.
【总页数】4页(P124-127)
【作者】刘彦平;郝利辉
【作者单位】中国石油兰州石化分公司,合成橡胶厂,甘肃,兰州,730060;中国石油吉林石化分公司,生产运行处,吉林,吉林,132021
【正文语种】中文
【中图分类】TQ134.1+1
【相关文献】
1.改性介孔TiO2对亚甲基蓝的光催化降解 [J], 张毛进;常薇;王晗;任小赛;赵巢圣
2.纳米二氧化钛在膜反应器中循环光催化降解亚甲基蓝 [J], 韩琳;陈向荣;万印华;廖立兵
3.席夫碱钴改性CoCr-LDHs材料光催化降解亚甲基蓝研究 [J], 张晓锋; 张冠华; 孟跃; 薛继龙; 夏盛杰; 倪哲明
4.纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究 [J], 韩琳;廖立兵;陈向荣;万印华
5.改性沸石/TiO_2的制备及光催化降解亚甲基蓝 [J], 廖刚;苏春雷;何玉明
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Mn

Mn

·研究探讨·238Mn 掺杂TiO 2光催化降解亚甲基蓝工艺条件的研究浙江工业职业技术学院 张淑娜 杨 彬【摘要】本文通过溶胶-凝胶法制备了TiO 2光催化剂,并在此基础上制备了氯化锰掺杂的TiO 2光催化剂。

通过对亚甲基蓝的光催化降解实验表征了该催化剂在可见光下对染料污染物的降解能力。

【关键词】纳米二氧化钛 掺杂 溶胶-凝胶法自从1972年Fujishina和Honda发现在光照条件下TiO 2能够分解H 2O以来,TiO 2的光催化性能日益受到学者们的重视[1-3]。

但TiO 2光谱响应范围窄限制了它在污染物降解中对太阳能的利用,因此,负载TiO 2成为了研究热点。

本文采用溶胶-凝胶法来制备TiO 2,并在此基础上制备了掺杂了氯化锰的TiO 2光催化剂。

通过亚甲基蓝的光催化降解实验对催化剂的可见光催化性能进行了探究。

1 实验1.1 光催化剂的制备1.1.1纳米TiO 2光催化剂的制备将一定量的无水乙醇溶于盛有称取好的钛酸丁酯(C 16H 36O 4Ti)烧杯中,制得A 液;向A 液中先后滴入盐酸和乙酸,将A 液置于集热式恒温磁力搅拌器上在室温下持续搅拌。

将无水乙醇和蒸馏水的混合液(B 液)缓慢滴入A 液中,待B 液滴完后再继续搅拌2 h 即可得到TiO 2溶胶,陈化24 h,得到凝胶。

将干凝胶研磨后于450 ℃下焙烧4 h 即可得到TiO 2光催化剂粒子。

1.1.2 氯化锰掺杂纳米TiO 2的制备氯化锰掺杂纳米TiO 2的制备方法与纳米TiO 2光催化剂的制备方法相同,只是将B 液换成氯化锰、蒸馏水和无水乙醇的混合液。

2 结果与讨论 2.1催化剂的表征图1 B 为纯的TiO 2、C 为MnCl 2/TiO 2样品的紫外可见漫反射光谱图图1为纯的TiO 2(B)和掺杂MnCl 2/ TiO 2样品(C)的紫外可见漫反射光谱图。

由图可以看出,掺杂氯化锰的TiO 2样品在紫外光区有较低的反射,其反射率小于纯的TiO 2,说明氯化锰掺杂能提高TiO 2对紫外光的吸收,但是并不能改变TiO 2的光响应范围。

二氧化钛光催化降解亚甲基蓝影响因素的研究

二氧化钛光催化降解亚甲基蓝影响因素的研究

二氧化钛光催化降解亚甲基蓝影响因素的研究作者:章丹来源:《环境与发展》2019年第07期摘要:近年来光催化剂的研究一直是一个快速发展的领域,而光催化剂降解有机物更是光催化研究领域中一个重要的分支,TiO2因其稳定性好,成本低,无毒,无二次污染,易掺杂改性等优点,已经成为一种理想的环境污染治理的方法。

本次研究通过对比不同条件下二氧化钛光催化亚甲基蓝的去除效率,找出影响去除效率的因素,得到各因素下最佳降解条件。

关键词:光催化;亚甲基蓝;影响因素中图分类号:X13 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2019)07-0-03Abstract:In recent years, the research of photocatalyst has been a rapid development field and the degradation of organic compounds is an important branch in the research field of photocatalysis. TiO2/UV technology has become an ideal environment pollution control methods because it has many advantages, such as its good stability, low cost, non-toxicity, no secondary pollution and easy-doped modification.By comparing the removal efficiency of photocatalytic methylene blue by titanium dioxide under different conditions, the factors affecting the removal efficiency were found and the optimum degradation conditions were obtained.Keywords: Photocatalytic;Methylene blue;Influencing factors亚甲基蓝是染料生成和使用过程中一种很典型很常见的染料,生产过程中丢失的亚甲基蓝未经处理排入水体会造成严重的水污染。

纳米Au-TiO2复合物光催化降解亚甲基蓝_倪冰楠

纳米Au-TiO2复合物光催化降解亚甲基蓝_倪冰楠

图 4 为 TiO2 、TAR-1、TAR-2、TAR-3 和 TAR-4 在 掺杂的 TiO2 ,发现 Au 的掺入使样品在紫外光区域 200 ~ 700 nm 的 UV-vis 吸收光谱。从图中观察到, 的吸收增强。Subramanian 等[22]在 TiO2 薄膜上沉积 样品在紫外和可见光区域都有吸收,且吸收强度随 了贵金属 Au、Pt、Ir,都增强了样品对光的吸收能力。
棒的存在,但有颗粒状的 Au 掺杂在 TiO2 中,表明纳
1. 4 光催化实验 将 80 mg Au / TiO2 复合物加入到 80 mL 5 mg / L
亚甲基蓝溶液中,搅拌均匀,暗反应 30 min,达到吸 附饱和平 衡。采 用 8 W 汞 灯 ( 主 发 射 波 长 为 365
米金棒基本都已经受热转化成热力学稳定的球状颗 粒,降低了自身的表面能[18],同时 可 观 察 到,纳 米 Au 粒子比较均匀地分布在 TiO2 中,与 TiO2 接触紧 密。图 3( d) 是 TAR-5 样品的 EDS 谱图,结果表明,
nm) 作为 UV 光源,进行光催化实验。每隔 20 min 该样品中除了 Ti、O 上层清液,使用紫外-可见分 步证明了 Au 纳米粒子掺杂在 TiO2 中。 光光度计测定亚甲基蓝溶液的吸光度,共取 3 个点。
再每隔 60 min 取样测试,取 3 次。
ability of TiO2 with increased light absorption intensity and reduction of charge recombination rate. Key words Au / TiO2 composites; methyl blue; sol-gel method; photocatalysis

二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究的开题报告

二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究的开题报告

二氧化钛纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝的研究的开
题报告
一、选题背景和意义:
随着现代化进程的不断加快,人们对环境污染问题的关注日益增强。

光催化技术因其高效、经济、环保等优势,成为当前降解有机污染物的重要方法之一。

而二氧化
钛纳米管因其结构的独特性质,被广泛应用于光催化领域中对有机物的降解,成为研
究的热点。

本研究以亚甲基蓝为模型有机物,在制备二氧化钛纳米管的同时,探究其光催化降解亚甲基蓝的效果,为环境保护提供一种有效的措施。

二、研究内容和方法:
1. 制备二氧化钛纳米管:采用水热法制备二氧化钛纳米管,通过调节反应条件和控制形貌,制备具有更好光催化性能的二氧化钛纳米管。

2.评估二氧化钛纳米管的光催化性能:分别采用紫外–可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和时间规定的荧光光谱(TD-FS)测试二氧化钛纳米管的光催化活性。

3.光催化降解亚甲基蓝:将所制备的二氧化钛纳米管与不同浓度的亚甲基蓝溶液混合,通过光催化反应降解亚甲基蓝。

4.对反应产物的分析和鉴定:采用紫外-可见漫反射光谱和高效液相色谱等技术,对反应产物进行分析和鉴定。

三、预期成果和意义:
通过本次研究,将制备一种具有理想光催化性能的二氧化钛纳米管,并对其应用于亚甲基蓝的光催化降解进行探究。

研究结果将对提高二氧化钛纳米管的制备工艺和
光催化性能有一定的指导意义,并为有机物的光催化降解提供一种有效的方法。

二氧化钛溶胶日光下降解亚甲基蓝的研究

二氧化钛溶胶日光下降解亚甲基蓝的研究

圈 1
啪 l 溶胶 的 XRD 田 谮
1 实验
1 1 试 剂与 仪器 .
n参 1 Ⅺ m et f s cmm o 啪 l y 懈 o p d h I
从 图 1可 以看 出 , i 溶 胶 具有 明显 的 锐 钛矿 晶 T O。 型 , 与少量 的板 钛矿 晶体 共 存 , 计算 得知 , 粒 径 并 经 其
术。
测 , 吸光度 值与 浓 度 呈 直 线关 系 。试 样 的光 降解 率 其
( 依下 式计 算 : D)
D = [ —A)A ] 0 ( / 。 ×1 0
纳 米 TO2 催化 降 解 法 具 有 高 效 、 能 、 洁 无 i 光 节 清
毒 、 化范 围广 等优 点 , 以有效去 除 水体 中多种 有机 催 可 污 染物 , 水处理 研究 领域具 有 广 阔 的应 用前 景[ 。 在 1 卅] 但 是在 过去 的 2 O年 中 , 大量 研究集 中 在用紫 外 日光 下降解 亚甲基蓝的研 究/ 0 7年一 1 20

l0 o
8 0 1  ̄1 - m o ・ I .2 0 7 l r 2  ̄1 4 m o ・ I .2 0 lr 3 4 ̄ 0 m o ・ 『 . 14 lII 4 1 xl 4 mo - I . . o 2 i L- 5 xl - .2 0smo - I l L-
1 2 方法 .
或 间接地 影响 着人 类 的健 康 , 排 放 前需 进 行 降 解 处 在
理 。 由于 染料 大多 是 以石油化 工产 品为 原料经 人 工合 成 的芳香 类化 合物 , 以芳 烃或 杂环化 合物 为母 体 , 一般 难 以生物 降解 , 以往使 用 的 活性 污 泥 法 和 物 理化 学 方

WO3-TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究

WO3-TiO2光催化降解亚甲基蓝的研究
窄 ,光 吸 收 波 长 主 要 集 中 在 紫 外 光 区 (< 3 8 7 . 5 n m) ; 另一 方面 , 单纯 T i O: 光 生 载 流 子 的复 合率 高 , 导致 量子效 率偏 低 . 为此 , 人 们采 用半 导 体复 合 、 贵金属 沉 积 、 染 料敏 化 、 离 子 掺杂 等 方法 来拓 宽其 光谱 响应 范 围 、 提 高其 光催 化效 率 . 单一 的改 性 技 术 对 T i O : 光 催 化 活 性 提 高有 限 , 如果 同 时采用 2种 及 以上 的改性 技术 对
1 . 2 催 化剂 的 制备
T i O 进行改性 , 既能扩展光谱 响应 范围又可减 少 载 流子 复 合 , 而 关 于这 类 研 究鲜 见 报 道 . 鉴 于
二元 半 导体 WO 和 T i O:复合 可 使 光 生 载 流 子
收稿 1 3期 : 2 0 1 2—1 2— 0 3
关键词 : 光催化 ; WO3 一 T i O2 ; 溶胶一 凝胶法 ; 亚 甲基蓝
d o i : 1 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ. 3 9 6 9 / j . i s s n . 2 0 9 5— 2 1 9 8 . 2 0 1 3 . 0 2 . 0 0 5
中图 分 类 号 : T Q 0 2
文 献标 识 码 : A
钛酸 丁酯 ( 化学 纯 ) ; 无 水 乙醇 ( 分 析纯 ) ; 冰 乙酸 ( 分析 纯 ) ; 浓硝酸 ( 分析纯 ) ; 钨 酸铵 ( 分 析 纯) ; 亚 甲基蓝 ( 分析 纯 ) ; 实验室 用水 为蒸 馏水 . 紫外光 可见 分 光 光 度计 ; 恒 温 电 阻炉 ; 真 空 干燥箱 ; 医用离 心机 ; 多功 能搅 拌器 ; 多功 能光 化 学反应 仪 ; 数控 超声 波清洗 器 .

Ce—TiO2/SiO2模拟太阳光下催化降解亚甲基蓝的研究

Ce—TiO2/SiO2模拟太阳光下催化降解亚甲基蓝的研究
第3 2卷 第 9期
21 0 2年 9月
工业 水处 理
I u tilW ae e t nt nd sra t rTr ame
V0 .2 No9 13 . S p , 01 e .2 2
C — i J i 2 拟太 阳光 下催 化 降解 亚 甲基 蓝 的研 究 e TO SO 模
b u , H f h ou i n, n n r a i n o so ep oo aa y i e ct le p o eslt t o a d i o g n c a i n n t h tc t lt f i n y a e s i d T e r s l i ia e t a h c i u sn
CeTOE i n e i ltds nih — i S02 d r muae u l t u s g
LuY , n i qn uH n bn Z a iu Z o ii , n aw n , agH i i u YagXa ig, o gig,h nSh i h uQ bn WagH o e Y n u o Y ,
刘 瑜 , 晓 青 , 一杨 于宏 兵 , 思 辉 , 奇彬 , 浩 闻 , 展 周 王 杨 慧
(. 1 南开 大 学环境 科学 与工程 学 院 , 津 3 0 7 ; . 津市水 利科 学研 究 院 , 天 00 1 2 天 天津 3 0 6 ) 0 0 1
[ 要 ]制 备 了 C 摘 e掺 杂 的 TO 复 合 SO 光 催 化 剂 ( e TO SO )使 用 该 光 催 化 剂 在 模 拟 太 阳 光 下 催 化 降 解 i i: C — iJ i , 亚 甲基 蓝 水 溶 液 , 究 了催 化 剂 用 量 、 甲基 蓝 初 始 质 量 浓 度 、 液 p 无 机 阴离 子 对 光催 化 降解 效 果 的 影 响 。 果 研 亚 溶 H、 结

tio2光催化降解亚甲基蓝影响因素的考察

tio2光催化降解亚甲基蓝影响因素的考察

tio2光催化降解亚甲基蓝影响因素的考察
亚甲基蓝是一种有毒有害的有机污染物,污染地下水和地表水,对人体健康有很大的威胁。

亚甲基蓝的光催化降解已成为一种新的处理技术,具有一定的应用前景。

那么TiO2光催
化降解亚甲基蓝的影响因素有哪些呢?
答:
TiO2光催化降解亚甲基蓝的影响因素主要有光照强度、温度、pH值、TiO2质量分数以
及添加剂等。

首先,光照强度对TiO2光催化降解亚甲基蓝影响很大。

随着光照强度的增加,光能越来
越多地被激发出,从而加快光催化效果。

其次,温度也是影响TiO2光催化降解亚甲基蓝的重要因素。

提高反应温度可以增加光能
被激发出来,从而有效地降低亚甲基蓝的浓度。

另外,pH值对TiO2光催化降解亚甲基蓝也具有重要作用。

适当的pH值可以改变溶解物
原子的电荷,使TiO2表面上形成的物理和化学反应增强,从而加快光催化反应的效率。

此外,TiO2质量分数也是TiO2光催化降解亚甲基蓝的一个非常重要的影响因素,质量分
数越高,光催化效率越高。

最后,添加剂对TiO2光催化降解亚甲基蓝的作用也很大。

添加合适的添加剂可以改善
TiO2的外在特性,如重量分数、表面特性和粒径,从而提高亚甲基蓝的降解效率。

总之,光照强度、温度、pH值、TiO2质量分数以及添加剂都会对TiO2光催化降解亚甲
基蓝产生重大影响。

为了高效降解亚甲基蓝,这些影响因素都必须得到充分考虑和控制。

TiO2-SnO2复合粉体光催化降解亚甲基蓝

TiO2-SnO2复合粉体光催化降解亚甲基蓝

* 家 自然科学基 金资助项 目(070 0 ; 66 11) 山东省 自然科 学基金资助项 目( 20 B9 Y062) 收稿 日期 ;07 7—1 20 —0 0
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7 8

山 东 师 范 大 学 学 报 ( 然 科 学 版) 自
第2 2卷
成 B溶液 . A溶液 逐滴 加入到 B溶液 中, 后在室温下搅拌 3h 到淡 黄色透明 的 n溶 胶 . 将 然 得
根据复合物含量需求 , 把预定量 的 SC 5 0溶解 到 7 % Ⅲ 3中, n h・ 0 0 然后加入到去离 子水 和无 水 乙醇 的混合液 中形成 C 溶液 . A溶液 逐滴加入到 C溶 中, 将 然后 在室温下搅拌 3h 到淡 黄色透明的 T—s 混合溶胶 . 得 i n 12 i2 n 2 . T0 一s ( 粉末的制 备 ) 13 _ X射线 衍射 ( I ) )m 分析 【 制备 好的溶胶在室温下 陈化 6h后 , 放入烘箱 中 7 0℃干燥 3 , 到淡黄色 干凝胶 . 6h 得 然后在 不 采 用德国生产的 B kr 8 X射线粉末衍射 仪(【 对样 品的晶体结构进行分析 ,u靶 , Q o r e —X 型 )m) I C K 同温度下热处理 1h研磨后 得到 T( 或复合 T0 一s( , i2 ) i2 n) 2纳米 颗粒 .
中染料污染物亚 甲基蓝 为 目标反应 , 考察 了材料的光催化性 能 .
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
2 /e r e 0d ge
图 2 热处理 温度 对 T0 ( n 2 %) i2 S0 5 样品
图 1 热 处理 温 度 对 TO i2粉 末 X D 的影 响 R X D的 影 响 R

TiO2/微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝

TiO2/微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝

TiO2/微孔陶瓷的制备及光催化降解亚甲基蓝赵妍;梁秀红【摘要】为解决粉体TiO2在水体系应用时存在易团聚、固液分离困难、循环使用受到限制等问题,以微孔陶瓷为载体,通过溶胶-凝胶和浸溃工艺制备TiO2/微孔陶瓷负载型光催化材料.研究负载后TiO2烧成过程中的物质变化、载体对TiO2晶型转变温度的影响、TiO2与载体的结合情况、载体对TiO2半导体性质的影响及负载型光催化材料对亚甲基蓝的催化降解能力及光催化稳定性.结果表明:经负载后TiO2从锐钛矿型向金红石型的转变温度由700℃提高到900 ℃;TiO2以物理方式黏附到微孔陶瓷表面及孔道;经微孔陶瓷负载TiO2之后,TiO2的带隙能由3.04 eV增加到3.06 eV;当TiO2/微孔陶瓷使用量为1 9,紫外光照射5h,重复使用6次过程中,对亚甲基蓝溶液的去除率均高于90%,TiO2/微孔陶瓷具有较高的催化活性和使用稳定性.%The aim of this work is to solve the problem that powder of TiO2 is easy to reunite,difficult to be separated from liquid andrecycled.With micro-porous ceramics as cartier,TiO2/micro-porous ceramics photoeatalyst was obtained by sol-gel and impregnation process.Changes of TiO2 in the process of sintering,transition temperature from anatase to rutile after coated,interface combination status between carrier and TiO2,changes of semiconductor nature of TiO2 aftercoated,photocatalyst properties and stability of TiO2/micro-porous ceramics on methylene blue were studied.The results showed the transition temperature from anatase to rutile increased from 700 ℃ to 900 ℃ after coated on carrier,TiO2 was bonded to the surface and pore of micro-porous ceramics by physical method,the band gap of TiO2 increased from3.04 eV to 3.06 eV after coated on carrier,and the removal rate of methylene blue was all higher than than that of 90% under ultraviolet irradiation for 5 h with 1g TiO2/micro-porous ceramics within 6 times,thus showingthatTiO2/micro-porous ceramicshas high catalytic activity and stabilitv.【期刊名称】《河北工业大学学报》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】7页(P46-52)【关键词】微孔陶瓷;溶胶-凝胶;二氧化钛;光催化;去除率【作者】赵妍;梁秀红【作者单位】河北工业大学生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室,天津300130;河北工业大学生态环境与信息特种功能材料教育部重点实验室,天津300130;河北工业大学能源与环保材料研究所,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TB332随着经济的发展和人们生活水平的提高,环境污染成为人们日益关注的焦点之一.光催化降解技术可以光催化氧化污染物,其中二氧化钛以廉价无毒、降解率高、氧化能力强等优点,被广泛地研究[1].但由于粉体TiO2在工作时,存在易团聚、活性成分损失大、比表面积有限、不易沉降、难回收和循环使用受到限制等问题,严重制约了其在工业方面的应用.近年来,以活性炭[2]、多孔陶瓷[3-4]、光学纤维[5-6]、玻璃[7]等作为载体,通过化学成键或物理黏附的方法,制备负载型纳米TiO2光催化剂,可以有效的解决以上问题,并增加其催化效率和使用稳定性.由于微孔陶瓷大的比表面积、较高的机械强度、良好的吸附性能、对环境无污染、与催化剂相容性好[8],可以将其作为负载纳米TiO2的载体.将TiO2固定化于微孔陶瓷,既避免了催化剂的团聚、实现了循环使用,又可利用微孔陶瓷良好的吸附性能将目标降解物吸附到载体表面,增大TiO2和目标降解物接触的机率,提高TiO2的降解效率.因此多孔陶瓷作为TiO2催化剂的载体应用于污水处理有良好的应用前景.何秀兰等[9]采用溶胶-凝胶法在多孔陶瓷上负载纳米TiO2,结果表明催化剂对甲基橙溶液具有较好的光催化降解效果,并通过Sm3+掺杂提高其催化活性.高如琴等[10]采用水解沉淀法在多孔陶瓷上合成纳米TiO2薄膜,对甲醛的去除率达94.6%.本工作以自制高气孔率、高强度、良好吸附性能的硅藻土基微孔陶瓷为载体,采用溶胶-凝胶和浸渍工艺,在微孔陶瓷表面及孔道负载纳米TiO2,并研究了载体对TiO2晶型转变温度的影响,TiO2与载体的成键情况,负载TiO2后微孔陶瓷表面的微观形貌,载体对TiO2半导体性质的影响,并考察了负载型TiO2对亚甲基蓝溶液的光催化降解能力和光催化稳定性.选用天津弘喜泰化工贸易有限公司生产的硅藻土为主要多孔矿物原料,添加骨料(高岭土)和烧结助剂(长石和白云石),其质量比为7∶2∶1,采用压制成型工艺,在1 000℃烧结2 h,制备微孔陶瓷(φ= 20 mm),气孔率为56.03%,抗压强度为29.73 MPa,当微孔陶瓷使用量为2 g时,对浓度为10 mg/L的50 mL 的亚甲基蓝溶液的去除率为90.633%.将微孔陶瓷于去离子水中超声波清洗3次,105℃烘干,待用.钛酸丁酯、盐酸、硝酸、醋酸、无水乙醇和亚甲基蓝试剂均为天津大茂有限公司生产,去离子水为实验室自制.将钛酸丁酯、无水乙醇和醋酸,按体积比为3∶6∶2,置于A烧杯中搅拌30 min,将去离子水和无水乙醇,按体积比为1∶2,置于B烧杯并用硝酸调节其pH=1.5.将B烧杯的液体用恒压管以1 mL/min的速度滴入A烧杯,并剧烈搅拌40 min;将混合液体放入锥形瓶中并加入清洗好的微孔陶瓷,置于恒温(30℃)气浴震荡器中震荡60 min,将浸渍后的陶瓷取出,105℃烘干60 min,此步骤重复3次(剩余凝胶干燥20 h,研磨);将浸渍后的陶瓷和研磨好的粉末置于马弗炉中分别在500~900℃(间隔100℃)煅烧2 h,得到纳米TiO2/微孔陶瓷块体和纳米TiO2粉末.用德国布鲁克AXS有限公司生产的D8 FOCUS型多晶衍射仪,对样品进行测试,分析其物相组成,电压40 kV,电流40 mA,Cu靶,波长λ=0.154 06 nm,步速为10°/min,扫描范围5~80°.采用中国北京恒久科学仪器厂生产的HCT-2型热分析仪对样品进行热重和差热分析,从室温升至1 200℃、升温速率为10℃/min.用美国FEI公司生产的Nova Nano SEM450扫描电子显微镜对样品表面进行显微结构和表面化学元素组成分析.用日本HITACHI公司生产的U-390H型紫外-可见分光光度计测量样品的光谱吸收曲线.用北京产的T6型紫外分光光度计测量溶液的吸光度.将1 g的TiO2/微孔陶瓷放入盛有50 mL初始浓度为10 mg/L亚甲基蓝溶液的培养皿(φ=90 mm)中,置于磁力搅拌器,暗室搅拌30 min,用紫外灯进行光照(光照强度10 mW·cm-2),然后每隔特定时间取样2.5 mL,采用可见分光光度计测量溶液的吸光度(亚甲基蓝λmax=664 nm).根据Langmuir定律,在最大波长处的吸光度和浓度具有线性关系,换算出浓度,即可计算亚甲基蓝的降解率其中:Q为亚甲基蓝的降解率;C0为亚甲基蓝溶液的初始浓度;C为降解后亚甲基蓝溶液的浓度.2.1.1 热分析结果图1是经105℃干燥后干胶/微孔陶瓷的热分析曲线.由图中热重曲线可知,由于微孔陶瓷载体是在1 000℃下高温烧结的,因此总的失重是Ti的化合物在加热过程中造成的,总失重率约为3%.质量损失过程主要包括3个阶段:室温至200℃,失重率为1.06%,这是因为吸附水和干燥时未脱去的乙醇脱附引起的;200~400℃,失重率为2.03%,这主要是由于羟基缩合反应,由无定形向锐钛矿相的转变而造成的;400~1 000℃,质量损失不明显为0.05%,主要是纳米晶粒表面的羟基基团的脱附造成的,TiO2表面一般存在Ti-OH和Ti-(OH)-Ti 2种类型的羟基基团,2种基团的脱附温度不同,所以羟基基团引起的失重温度较为宽泛[11].由图中差热曲线可知,在低温114℃出现小的吸热峰,对应Ti化合物的脱水脱醇.在328℃左右出现放热峰,对应有机基团的氧化和分解.在814℃出现小的放热峰,这是锐钛矿型TiO2向金红石型转变过程中放热产生的.同时也看到,在400~1 000℃基本没有质量损失,曲线趋于平滑,这是锐钛矿的晶相生长和由锐钛矿向金红石相转变的过程.2.1.2 煅烧温度对TiO2晶型及烧成温度的影响由图2a)可知,当煅烧温度低于700℃时,在2θ为25.2°(101),37.7°(004),48.0°(200)等处为锐钛矿型二氧化钛的特征峰,说明样品中只有锐钛矿型TiO2.当煅烧温度为700℃时,在2θ为27.3°(110),35.4°(101)等处出现金红石型二氧化钛特征峰,说明样品中开始有金红石型TiO2的出现.当煅烧温度为900℃时,样品中的TiO2全部为金红石型.由图2b)可知,微孔陶瓷载体主要成分为方石英型的SiO2,并伴随有少量的石英型SiO2和钙铝氧化物.样品经500℃煅烧,可以看到出现了锐钛矿型的TiO2,并且随着烧结温度的升高衍射峰强度逐渐增大,说明锐钛矿的晶型逐渐完整.当煅烧温度为900℃时,样品中开始有金红石型TiO2的出现这与2.1.1中在814℃出现小的放热峰是一致的.由图2中的a)和b)对比可知,经过负载后TiO2锐钛矿相向金红石相转变的温度有明显的提高,由700℃提高到900℃.说明微孔陶瓷载体阻碍了金红石型TiO2的形成,最终提高了锐钛矿型向金红石型的转变起始温度.在二氧化钛的晶型中,锐钛矿型比金红石型表现出更高的光催化活性,并且TiO2经负载后有更宽的锐钛矿型烧成温度,为了降低烧成成本,选定煅烧温度为700℃.从表1中可以看出,负载前后TiO2的晶粒尺寸都随着煅烧温度的升高而逐渐增大.在同一煅烧温度下,经过负载的TiO2的晶粒尺寸明显小于未负载TiO2的晶粒尺寸,这主要是因为载体阻碍了金红石型TiO2的形成.随着煅烧温度的升高,锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2转变.由TiO2热力学焓随颗粒尺寸的变化[12]可知,当颗粒尺寸小于11 nm时,锐钛矿是最稳定的晶相.由表1可知制备锐钛矿TiO2的晶粒尺寸小于10 nm,因此样品中的锐钛矿型TiO2具有很好的稳定性.2.1.3 微孔陶瓷和TiO2/微孔陶瓷的显微和能谱分析由图3a)可以看出,微孔陶瓷中含有硅藻土的原始孔洞和由颗粒堆积产生的三维孔洞,气孔率较高,且孔隙分布均匀,此类陶瓷表面粗糙,具有较大的比表面积,是负载TiO2的理想载体.由图3a)和图3b)图对比可知,基体表面附有大量细小颗粒.图3c)为图3b)的放大图,由图3c)的结构和形貌,可以明显的看出陶瓷表面有分布均匀的颗粒,其大小在纳米级.将样品表面进行能谱分析,根据图4a)可知,微孔陶瓷主要由Si,O,Al,Mg,Ca等元素组成,其中Si,O,Al的含量较高,与2.1.2中微孔陶瓷主要为方石英相一致.在微孔陶瓷负载TiO2后,表面出现了大量Ti元素,并且O元素相对含量增加,Si,Al的含量明显下降.这主要是因为微孔陶瓷表面被大量Ti元素所覆盖,由于Ti与O结合为TiO2,因此O元素含量有所增加.结合显微和表面能谱分析可以说明,TiO2已经负载在微孔陶瓷表面,细小的TiO2晶粒均匀的分布在陶瓷表面与孔洞内.经过负载后既可以增加TiO2光催化材料的光照面积,又利于催化剂的回和收循环利用.2.1.4 傅立叶红外分析图5中a曲线为微孔陶瓷的红外吸收曲线,其中472.54 cm-1、774.65 cm-1和1 134.11 cm-1为SiO2中[Si-O]四面体形成的Si-O-Si的伸缩振动吸收峰.b曲线为干胶/微孔陶瓷的红外吸收曲线,对比a和b曲线可知Si-O-Si的伸缩振动吸收峰的峰位变化不大,有轻微偏移,但是峰强明显减弱,是因为微孔陶瓷表面负载了一层纳米二氧化钛.此外,在1 200~1 800 cm-1波段出现了新峰1 437.28 cm-1和1 554.57 cm-1,这是由醋酸中的羧酸根对称反对称振动所致.c曲线为TiO2/微孔陶瓷-700℃的红外吸收曲线,样品经干燥后偏移的峰位又回到原来位置,这可能是二氧化钛经过煅烧融入到微孔陶瓷载体中所致;出现的羧酸根对称反对称振动峰位消失,这是因为有机体挥发[13-14].由此说明,TiO2以物理方式粘附于微孔陶瓷载体.2.1.5 紫外-可见吸收光谱分析由图6可知,当煅烧温度为700℃时,TiO2粉体的吸收波长阀值λg=407.4 nm,负载后TiO2的吸收波长阀值λg=405.3 nm.通过公式Eg=1 240/λg计算得到,TiO2粉体的带隙能Eg为3.04 eV,负载后TiO2的带隙能Eg为3.06 eV.对比可知,负载后TiO2的吸收边有蓝移效应,这是TiO2与微孔陶瓷载体间的界面效应造成的.由2.1.2中XRD结果可知,在相同温度煅烧时,负载后二氧化钛的晶粒尺寸减小,这会增强TiO2的量子尺寸效应.量子力学理论认为[15],带隙能量的改变量与半导体化合物粒子尺寸成反比,因此负载后锐钛矿型TiO2晶粒尺寸的减小导致带隙能的增大.TiO2的禁带宽度变宽,使电子-空穴对具有更强的氧化还原能力,从而有利于提高TiO2的光催化能力.此外,从紫外可见吸收光谱中还可以判断氧化钛中Ti4+的配位情况.在图a)和图b)中,233 nm和304 nm处有明显并且宽的吸收峰,这说明TiO2处于六配位状态,(Td)中心Ti4+离子到O配体的电子跃迁所致的[16],因此图a)和图b)中的TiO2为锐钛矿相,与2.1.2中XRD结果700℃煅烧时,TiO2为锐钛矿相一致.2.2.1 亚甲基蓝的自光解和微孔陶瓷载体的吸附以亚甲基蓝溶液为目标降解物,在紫外灯照射而没有TiO2和微孔陶瓷的条件下测试亚甲基蓝的自身降解率.为了证明TiO2/微孔陶瓷对亚甲基蓝的去除率是以TiO2的光催化降解还是微孔陶瓷的吸附为主,选用没有负载TiO2的微孔陶瓷在相同条件下,测试微孔陶瓷对亚甲基蓝的去除率.图7中的A曲线是亚甲基蓝溶液仅在紫外灯照下的降解率,B曲线是微孔陶瓷在紫外灯照下对亚甲基蓝的去除率.由A曲线可知,亚甲基蓝溶液在紫外灯照下有一定的自降解作用,去除率约为2%.由B曲线可知,微孔陶瓷对亚甲基蓝溶液的去除率为86.153%,微孔陶瓷的表面及孔道存在许多强氧化性的羟基官能团,这使微孔陶瓷有良好的吸附性能.由于染料的自光解率很低,以下实验中忽略不计. 2.2.2 TiO2/微孔陶瓷使用量对亚甲基蓝去除率的影响图8为固定光照强度为10 mW·cm-2,TiO2/微孔陶瓷的使用量为0.1~1.25 g,随着时间的延长亚甲基蓝去除率的曲线图.首先亚甲基蓝溶液与负载型TiO2暗室搅拌30 min,然后打开紫外灯进行光催化反应.由图8可以看出,随着TiO2/微孔陶瓷使用量的增多,亚甲基蓝溶液达到完全去除的时间缩短.当负载型TiO2的投入量较少时,用来吸附目标降解物的陶瓷和降解目标降解物的TiO2位点很少,所以亚甲基蓝的去除速率很慢.当TiO2/微孔陶瓷使用量超过1 g时,去除率增加的趋势变化不大,这主要是因为当催化剂用量过多时,大量的二氧化钛不能参与降解过程,并且光照面积受容器的限制,所以亚甲基蓝的去除率不会随着TiO2/微孔陶瓷使用量的增加而一直增加[17-18],因此TiO2/微孔陶瓷使用量1 g为宜.2.2.3 TiO2/微孔陶瓷的重复使用稳定性在实际应用中,TiO2光催化材料重复使用和稳定性尤为重要.由图9可知,随着使用次数的增加,亚甲基蓝的去除率降低.在初次使用TiO2/微孔陶瓷时,亚甲基蓝的去除率可达100%;在重复使用6次过程中,亚甲基蓝的去除率均高于90%;当重复第7次使用时,亚甲基蓝的去除率为89.97%.由以上结果可以说明,在去除亚甲基蓝的过程中,是以TiO2的光催化降解为主.因为微孔陶瓷是通过吸附作用而去除溶液中的染料分子,当再次使用时,由于前一次的吸附饱和而几乎丧失吸附能力.在多次使用过程中,TiO2/微孔陶瓷表现出较高的催化活性.这是因为TiO2不断将微孔陶瓷吸附的染料分子降解,而实现载体再生和再利用,实现高效的工作.相比郭宇[19]制备的TiO2/氧化铝重复使用5次过程中对亚甲基蓝的降解率为82%±3%,本实验制备的TiO2/微孔陶瓷具有更高的催化活性和更长的使用寿命.因此TiO2/微孔陶瓷的稳定性和使用寿命都较理想,使其在今后水处理领域的应用成为可能性.1)利用溶胶-凝胶和浸渍工艺,将TiO2负载到微孔陶瓷表面及孔道,并且细小的纳米级TiO2晶粒分布均匀,没有出现团聚现象,成功制备了高稳定性和高催化活性的纳米TiO2/微孔陶瓷光催化材料.2)通过在微孔陶瓷上负载TiO2,载体提高了TiO2由锐钛矿型向金红石型的转变温度,使高催化活性的锐钛矿型TiO2的烧成温度宽化为500~800℃.3)经过微孔陶瓷负载TiO2后,TiO2的吸收边从407.4 nm减小到405.3 nm,出现蓝移现象,带隙能增加,由3.04 eV增加到3.06 eV,增加了0.02 eV,使电子-空穴对具有更强的氧化还原能力,提高了TiO2的光催化能力.4)TiO2/微孔陶瓷在700℃煅烧,使用量为1 g,紫外光照5 h时,对亚甲基蓝溶液6次降解过程的去除率均高于90%,TiO2/微孔陶瓷表现出较高的催化活性和使用稳定性.【相关文献】[1]陈桂华,葛昌华,潘富友,等.化学沉淀法制备纳米Fe/TiO2及其光催化活性的研究[J].人工晶体学报,2010,39(2):433-439.[2]CARPIO E,ZUIGA P,PONCE S,et al.Photocatalytic degradation of phenol usingTiO2nanocrystals supported on activated carbon[J].J Mol Catal A:Chem,2005,228(1/2):293-298.[3]孟宪谦,薛友祥,吕华,等,TiO2光触媒担载多孔陶瓷室内空气净化元件的研究[J].现代技术陶瓷,2004,25(2):16-18.[4]董秋花,赵中一,高宏宇,等.负载TiO2陶瓷管治理室内空气中的甲醛[J].南昌大学学报,2005,27(3):64-70.[5]PEILL N J,HOFFMANN M R.Development and optimization of a TiO2-coated fiber-optic cable reactor;photo-catalytic degradation of 4-chlorophenol[J].Environ Sci Technol,1995,29(12):2974-2981.[6]MOHSENI M.Gas phase trichloroethylene(TCE)photo oxidation and byproduct formation:Photolysis vs.titania/silica based photocatalysis[J]. Chemosphere,2005,59(3):335-342.[7]高如琴,郑水林,刘月,等.硅藻土基多孔陶瓷的制备及其对孔雀石绿的吸附和降解[J].硅酸盐学报,2008,36(1):22-24.[8]李恒,杜庆洋,李国昌,等.淀粉固化法制备堇青石多孔陶瓷[J].人工晶体学报,2013,42(9):1936-1939.[9]何秀兰,郭英奎,王春艳,等.多孔陶瓷负载TiO2光催化降解甲基橙溶液的研究[J].人工晶体学报,2015,44(2):504-508.[10]高如琴,郝丹迪,耿悦.多孔陶瓷固载TiO2薄膜的制备及甲醛光催化动力学[J].复合材料学报,2016,33(1):143-147.[11]BACSA R R,KIWI J.Effect of rutile phase on the photocatalytic properties of anocrystalline titania during the degradation of p-coumaric acid[J]. Applied Catalysis B:Environmental,1998,16(1):19-29.[12]Zhang H,Banfield J F.Understanding polymorphic phase transformation behavior during growth of nanocrystalline aggregates:insights from TiO2[J]. The Journal of Physical Chemistry B,2000,104(15):3481-3487.[13]Nikaido M,Furuya S,Kakui T,et al.Photocatalytic behavior of TiO2nanoparticles supported on porous aluminosilicate surface modified by cationic surfactant[J].Advanced Powder Technology,2009,20(6):598-604.[14]Ahn Y U,Kim E J,Kim H T,et al.Variation of structural and optical properties of sol-gel TiO2thin films with catalyst concentration and calcination temperature[J].Materials Letters,2003,57(30):4660-4666.[15]Henglein A.Small-particle research:physicochemical properties of extremely small colloidal metal and semiconductor particles[J].Chemical reviews,. 1989,89(8):1861-1873.[16]Luan Z,Maes E M,Van der Heide P A W,et al.Incorporation of titanium into mesoporous silica molecular sieve SBA-15[J].Chemistry of Materials,1999,11(12):3680-3686.[17]OH S M,PAPK D W.Production of ultrafine titanium dioxide by DC plasma jet[J].Thin Solid Films,2001,386(2):233-238.[18]Yu J G,Ma T T,Liu S W.Enhanced photocatalytic activated of mesoporousTiO2ggregates by embedding carbon nanotubes as eledtron-transfer channel[J].Physical Chemical Physics,2011,13(8):3491-3501.[19]郭宇,金玉家,吴红梅,等.负载型二氧化钛光催化材料的制备及其光催化性能研究[J].光谱学与光谱分析,2015,35(6):1677-1681.。

光催化氧化法降解亚甲基蓝研究

光催化氧化法降解亚甲基蓝研究

光催化氧化法降解亚甲基蓝研究∗陈信含;李广超【摘要】The decolorization rate of methylene blue solution was calculated according to the absorbance before and after degradation, the effects of the amount of H2 O2 and TiO2 , illumination time and other factors on the decolorization rate were discussed. The experimental results showed that the catalytic effect of TiO2 on the oxidation of methylene blue by H2 O2 was promoted by light, in three kinds of different light sources of ultraviolet light, sunlight and fluorescent lamp light, the effect of UV on the decolorization rate of methylene blue solution was the strongest, and the fluorescent lamp light had the weakest effect. When 0. 5 mL H2 O2 (30%) and 20 mg TiO2 were added in reaction solution, illumination time was 90 min, the decolorization rate was more than 99%.%通过测定亚甲基蓝溶液处理前后的吸光度,计算脱色率,讨论了H2 O2的用量、 TiO2投加量、不同光源光照时间等因素对亚甲基蓝溶液脱色率的影响。

纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究

纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究

纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究张亚平陈杰曹飞丽刘登彪1 实验装置图1光催化实验装置TiO2溶胶的光催化活性通过亚甲基蓝溶液的光催化降解实验来表征。

紫外光下的光催化反应装置如图1所示。

整个试验装置置于暗箱中,光源由20 W的紫外灯提供,光照距离为5cm。

将亚甲基蓝溶液放置玻璃反应器中(高15mm,直径80mm),然后再将盛有亚甲基蓝溶液的玻璃反应器放在紫外灯正下方。

2 实验步骤2.1 TiO2用量对光催化效果的影响向培养皿中分别加入制备的纳米TiO2溶胶(0.1 mol/L) 0、2,4,6,8,10 mL,然后加入100 mL亚甲基蓝标准溶液(10 mg/L)。

打开紫外灯,光照180min,每隔30min取样1mL,采用吸光光度法测定亚甲基蓝的浓度。

同时做空白对照。

计算亚甲基蓝溶液的去除率,绘制浓度变化曲线和去除率曲线。

2.2 pH对光催化效果的影响根据前面确定的最佳投加量,向培养皿中加入纳米TiO2溶胶,然后加入100 mL亚甲基蓝标准溶液(10 mg/L)。

调节pH分别为5、6、7、8 。

其余方法相同。

2.3亚甲蓝浓度对光催化效果影响根据前面确定的最佳投加量和最佳pH,向培养皿中加入纳米TiO2溶胶,然后加入100 mL亚甲基蓝标准溶液,浓度分别为10、20、30、40、50mg/L。

其余方法相同。

改性纳米二氧化钛光催化降解亚甲基蓝的研究李余彭婷桂丕叶俊1 实验装置图1光催化实验装置TiO2溶胶的光催化活性通过亚甲基蓝溶液的光催化降解实验来表征。

紫外光下的光催化反应装置如图1所示。

整个试验装置置于暗箱中,光源由20 W的紫外灯提供,光照距离为5cm。

将亚甲基蓝溶液放置玻璃反应器中(高15mm,直径80mm),然后再将盛有亚甲基蓝溶液的玻璃反应器放在紫外灯正下方。

2 实验步骤2.1 Fe掺杂对光催化效果的影响溶液中Fe3+与Ti4+的摩尔比分别为0.010:1,0.0075:1,0.0050:1,0.0025:1并对应标记为Fe3+ 1.0,Fe3+ 0.75,Fe3+ 0.5,Fe3+ 0.25;然后加入100 mL亚甲基蓝标准溶液(10 mg/L)。

纳米二氧化钛薄膜协同接触辉光放电技术降解亚甲基蓝

纳米二氧化钛薄膜协同接触辉光放电技术降解亚甲基蓝

Z HANG e W n—h o a ,YANG u W ,GUO Xio,GAO Jn—z a g a i hn ( ol eo h ms yadC e c n neig Ke a oy rM tr s as rvne C lg fC e ir n hmi E g er , yt bo P l aei G nuPoic , e t l a i n f me l f a o N r w s N r a nvrt,Lnh u70 7 C ia ot et om U i sy azo 30 0,hn ) h l ei
i f m i a e s h s h g aay i ci i . U i g t e c u l g s se C e a e t e moe u e o t ye e l w t 5 ly r a ih c tlt a t t h c vy sn o p i y tm a d g d h lc l meh ln h n n r f bu r f c e t d t e p e ae i l h o u a i t. l e mo e e i inl a r p d T O2f m a a g o d r b l y yn h r i s d i
1 实验 部 分
1 1 To2 . i 薄膜 的制备
取钛 酸 四丁酯 ( . .上 海 科 丰 化 学 试 剂 有 限 CP
公 司产 品) 定量 溶 于适量 的无 水 乙醇 中 。在室 温 机 械 搅拌 下 , 依次 加 人 二 乙醇 胺 、 N 溶 液 、 乙 二 H O 聚 醇, 搅拌 2 h得 到 稳 定 、 匀 、 明 的 淡 黄 色 溶 胶 。 均 透 将处 理过 的载玻 片浸 人溶 胶 液 中 , 基 片 和 液 面稳 待 定后 , 1 以 0~1 mm ・ 的速度 提拉 , 后在 10C 5 S 然 0 o 下干燥 3 mi。将 薄膜 在 马福 炉 中 以 l o ・ i 0 n 0C m n

二氧化钛光催化降解亚甲基蓝

二氧化钛光催化降解亚甲基蓝
第 45 卷第 3 期 2016 年 3 月

辽 宁 化 工 Liaoning Chemical Industry
Vol.45,No. 3 March,2016
二氧化钛光催化降解亚甲基蓝
周华锋,梁殿伟,孙一瑞
(沈阳化工大学, 辽宁 沈阳 110142)

要:以钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛粉末,并将其用于紫外光下降解水
100 95

88
2.4
86
84 0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
图 3 TiO2 光催化剂用量对亚甲基蓝降解率的影响
由图 3 可以看出,在相同的光照时间下,当有 TiO2 作为光催化剂加入反应体系中时, 亚甲基蓝的降 解率明显增加,且当催化剂用量较少时,随着投放量 增大, 亚甲基蓝的降解率有所增大, 当投放量为 0.1 g 时,降解率达到最大,继续增加投放量,降解率反而 变小。这是因为 TiO2 粉末在起光催化作用的同时也 对光线产生遮蔽作用。当催化剂量较小时,随着催化 剂用量的增加, 由紫外光激发产生的的光生电子和光 生空穴的数量逐渐增加,亚甲基蓝的降解率提高;但
3+
图 6 紫外光对亚甲基蓝降解率的影响
从图 6 可以看出,在没有光照的情况下,随着 时间的延长,亚甲基蓝的降解率也缓慢增加,但与 有紫外灯的照射实验相对比,降解率相差很大,这 可能是由于在无紫外灯照射的情况下 TiO2 能从自然 光中获得较少的能量, 使得一小部分亚甲基蓝降解。 同时 TiO2 粉末还具有吸附的作用,使得一部分亚甲 基蓝吸附在其表面上,使得溶液中的亚甲基蓝浓度 降低。
近年来,随着人们生活水平的提高,对颜色的 追求也越来越高,而颜色多用染料来表达,染料正 [1] 朝着抗光解,抗氧化的方向发展 。亚甲基蓝是一 种广泛使用的染料,未经处理的亚甲基蓝则会对水 体环境产生严重的污染。目前,处理污水的主要方 法有物理法,化学法和生物法,每种方法都有各自 的优点与缺点,通常需要几种方法的多步处理,才 [2] 能达到要求 。 [3] 1972 年 Fujishima 和 Honda 在 Nature 杂志上报 导了 TiO2 在光的照射下可使水发生持续氧化还原反 应。其反应机理大致如下,利用紫外灯光源,可使 TiO2 表面受激发产生电子-空穴对, 最终使水发生氧 化还原反应产生氧气和氢气。此后利用半导体光催 化剂处理各类污染物废水的研究有了大量的报道 [4] 。TiO2 具有优异的紫外线吸收能力、光催化效应, 且性质稳定,对环境没有污染,价格低廉等优点, 被认为是一种理想的光催化剂。本实验是以钛酸四 丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛粉末, 通过自制的光催化反应装置,考查其对水体中亚甲 基蓝的光催化效果。

综合实验-TiO2光催化降解亚甲基兰(修正)

综合实验-TiO2光催化降解亚甲基兰(修正)

TiO2光催化降解亚甲基蓝[目的要求]了解光催化降解有机污染物的基本原理掌握用分光光度法测定有机污染浓度的方法绘制光催化降解有机污染物反应的动力学曲线[仪器与药品]光催化反应装置,日本岛津UV-2550型紫外-可见光谱仪,1 L容量瓶(1个),10 mL移液管(1支),洗耳球(一个),100 mL烧杯(一个),TiO2粉末,亚甲基蓝(分析纯)。

[背景及原理]环境污染的控制与治理是人类21世纪面临和亟待解决的重大课题。

在众多环境污染治理技术中,半导体光催化技术以其室温深度氧化、可直接利用太阳光作为光源来活化催化剂、驱动氧化-还原反应等独特性能成为一种理想的环境污染处理技术。

研究表明,以TiO2为主的半导体光催化技术能将烷烃、脂肪族化合物、醇、脂肪酸、烯烃、苯系物、芳香羧酸、染料、卤代烃、卤代烯烃、表面活性剂、杀虫剂等有机物污染物矿化分解;能将无机重金属离子(Pt4+、Au3+、Rh3+、Cr6+等)还原沉淀净化;同时TiO2还具有化学稳定性高、价廉、安全无毒等优点。

以典型的半导体氧化物TiO2为例,其光催化降解有机污染物的一般原理如下:在紫外光辐照下(hv≥ 3.2 eV),TiO2体内产生光生电子-空穴对(式1),光生电子和空穴经分离、迁移至TiO2表面。

光生空穴具有较强氧化性,可氧化活化TiO2的表面羟基,生成羟基自由基(式2);而光生电子具有还原性,可使TiO2表面的吸附氧因接受光生电子而被还原,生成氧自由基(式3)。

由于羟基自由基和氧自由基能氧化大多数的有机物,可将有机物氧化矿化成CO2和H2O,即达到深度氧化降解有机污染物的目的(式4)。

TiO2 (UV-irradiated) → e¯+ h+(1)OH¯ + h+→ ·OH (2)O2 + e¯ → O2˙¯ (3) ·OH (and/or O2˙¯) + Organic Compounds → CO2 + H2O (4)本实验采用亚甲基蓝为模型反应物,TiO2光催化降解亚甲基蓝的过程中,亚甲基蓝溶液的浓度变化采用分光光度计测试分析。

TiO2可见光降解染料的研究进展

TiO2可见光降解染料的研究进展

TiO2可见光降解染料的研究进展摘要:二氧化钛作为一种光催化材料,具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点,在净化污染和保护环境方面,被认为是最有应用前景的光催化剂。

通过对二氧化钛进行金属掺杂和非金属掺杂改性可以提高二氧化钛的光催化性能,也可以利用染料敏化的途径实现可见光光催化反应。

本文介绍了TiO2可见光在降解染料方面的研究进展,并对未来的发展进行了展望。

关键词:二氧化钛;光催化;染料;掺杂;光敏化自1856年首例合成染料报道至今,已有超过10000种商品化的染料问世,全球每年染料生产量超过7×105吨。

含染料废水成分复杂,色度深、毒性强、较难生化降解,一直是工业废水处理的难点[1]。

1972年,日本科学家Fujishima和Honda首次发现,在近紫外光的作用下,TiO2单晶电极能使水在常温常压下发生分解反应,标志着光催化反应研究新时期的开始[2]。

但是,人们认识到半导体催化剂对有机污染物的矿化功能始于1976年Carey等人的研究工作。

他们发现,在TiO2光催化剂存在的条件下,PCBs等发生了有效的光催化降解[3]。

近年的研究表明,几乎所有染料均可通过光催化过程得到降解,对于许多无法进行生物降解的,也可以通过光催化过程得到转化。

此外,染料本身就能吸收可见光而起到光敏剂作用效果。

因此,研究光催化氧化技术处理染料废水具有重要得实际意义。

TiO2无毒、化学性质稳定、光催化活性高,但是它的禁带较宽(3.2eV),只有波长较短的太阳光(λ<387nm)的紫外光能被吸收,而这部分紫外光只占到达地面上的太阳光能的4%左右,而可见光却占了太阳光能总能量的45%以上[4]。

因此,扩展半导体TiO2光催化的响应光谱范围,使其在可见光区有较高的光催化活性,已成为目前TiO2光催化研究的热点问题。

目前的研究主要集中在对TiO2催化剂进行改性,如金属离子掺杂、非金属元素掺杂、复合半导体、贵金属沉积、染料光敏化等方面[5]。

CuO_TiO_2_H_2O_2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究(1)

CuO_TiO_2_H_2O_2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究(1)

第2卷 第6期环境工程学报Vol.2,No.62008年6月Chinese Journal of Envir on mental EngineeringJun.2008Cu O /TiO 22H 2O 2可见光催化亚甲基蓝脱色效果及影响因素研究吉芳英 邱 雁 徐 璇 袁云松(重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045)摘 要 以水解法制备的锐钛矿型Ti O 2为载体,制备了Cu O /Ti O 2型光催化剂。

以亚甲基蓝为对象,在可见光照射下研究了H 2O 2加入量、pH 值和催化剂投加量对脱色效果的影响,同时与改性前的Ti O 2催化剂进行了脱色效果的对比。

结果表明亚甲基蓝在碱性条件下能较好脱色,H 2O 2用量和Cu O /Ti O 2催化剂投加量分别为每1000mL 反应液各加入10mL 和011g 时脱色最好;另外,Ti O 2催化剂也在碱性条件下能较好脱色,H 2O 2用量和催化剂投加量分别为每1000mL 反应液各加入1215mL 和011g 时脱色最好。

最优条件下对比实验表明,Cu O /Ti O 2型催化剂在可见光照射下具有很高的催化活性,亚甲基蓝2h 脱色率达到88%,远好于改性前的Ti O 2和Degussa P25催化剂。

关键词 可见光 光催化 Cu O /Ti O 2 亚甲基蓝 影响因素中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 167329108(2008)0620743205Study on decolor i za ti on effect and i n fluenc i n g factors of m ethylene bluei n Cu O /T i O 22H 2O 2photoca t a lyti c syste m under v isi ble li ghtJ i Fangying Q iu Yan Xu Xuan Yuan Yuns ong(Key Laborat ory of Three Gorges Reservoir Regi on ’s Eco 2Envir onment,M inistry of Educati on,Chongqing University,Chongqing 400045)Abstract The Ti O 2powder phot ocatalyst was p repared by hydr olyze method,and CuO /Ti O 2phot ocatalyst was p repared by Cu O supported on these Ti O 2.I nfluence of H 2O 2concentrati on,pH value and Ti O 2concentra 2ti on were studied by exa m ing decol orizati on rate of methylene blue under visible light .And phot ocatalytic activity of Ti O 2phot ocatalyst without CuO was als o studied as contrast .Methylene blue can be p referably decol orized un 2der alkaline conditi on .Decol orizati on rate reaches the best when H 2O 2is 10mL per 1000mL methylene blue and phot ocatalysts dosage is 011g .Ti O 2phot ocatalyst als o can decol orize methylene blue under alkaline condi 2ti on,but decol orizati on rate reaches the best when H 2O 2is 1215mL and phot ocatalyst dosage is 011g .Contrast experi m ent under op ti m um conditi ons shows that decol orizati on rate using Cu O /Ti O 2phot ocatalyst reaches 88%within 2h,which is much better than Ti O 2and Degussa P25.Key words visible light;phot ocatalysis;Cu O /Ti O 2;methylene blue;influencing fact or基金项目:国家自然科学基金资助项目(50278101);教育部博士点基金(20070611009);重庆市2005年重点科技攻关项目(CSTC,2005AB7030)收稿日期:2007-10-17;修订日期:2007-12-13作者简介:吉芳英(1964~),女,教授,博士生导师,主要从事水污染控制理论及技术研究。

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2007,Vol.24No.1化学与生物工程Chemistry &Bioengineering16 基金项目:湖北省自然科学基金项目(2004ABA182),武汉市科技局科技计划资助项目(20055102030)收稿日期:2006-11-08作者简介:郑琦(1962-),女,江西石城人,博士,副教授,主要研究方向:光分析化学。

二氧化钛溶胶日光下降解亚甲基蓝的研究郑 琦1,李忠铭1,王靖宇2,刘志洪2(1.江汉大学化学与环境工程学院,湖北武汉430056;21武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072) 摘 要:以自制TiO 2溶胶为光催化剂,采用日光作为光源,研究了亚甲基蓝水溶液被光催化降解的各种影响因素。

实验结果表明,TiO 2溶胶光催化活性较高,在选定的实验条件下,对一定浓度的亚甲基蓝溶液降解率可达到80%以上。

关键词:日光;TiO 2溶胶;亚甲基蓝;降解中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2007)01-0016-02 有机染料废水是常见的一类有机污染物,它直接或间接地影响着人类的健康,在排放前需进行降解处理。

由于染料大多是以石油化工产品为原料经人工合成的芳香类化合物,以芳烃或杂环化合物为母体,一般难以生物降解,以往使用的活性污泥法和物理化学方法处理效果均不佳,因此迫切需要高效、快速的降解技术。

纳米TiO 2光催化降解法具有高效、节能、清洁无毒、催化范围广等优点,可以有效去除水体中多种有机污染物,在水处理研究领域具有广阔的应用前景[1~3]。

但是在过去的20年中,大量研究集中在用紫外光照射有机污染物的光催化降解[4,5]。

紫外光的使用存在着一定局限,如耗电量大、运行及维修费用高等。

因此,研究新型的纳米TiO 2材料吸收利用太阳能,有效地催化降解有机物,使有机污染物矿化,是一种具有实际应用价值的新技术。

作者采用自制纳米TiO 2溶胶光催化剂[6],选用亚甲基蓝水溶液为处理体系,研究了在日光照射下亚甲基蓝的光催化降解现象。

对TiO 2光催化剂的催化性能进行了评价,对催化剂用量、亚甲基蓝初始浓度和初始p H 值、光照时间及强度、H 2O 2用量等对降解率的影响进行了研究。

1 实验111 试剂与仪器纳米TiO 2溶胶,自制;亚甲基蓝(C 16H 18N 3SCl ・H 2O ),分析纯;二次蒸馏水。

紫外分光光度计(UV 22401PC );X 2射线晶体衍射仪(XRD ):D8ADVANCE (BRU KER ,A XS );高分辨透射电镜(HR TEM ):J EOL J EM 2010FEF (U HR )。

112 方法取一定量的亚甲基蓝溶液于烧杯中,加入适量的TiO 2,用日光照射,每隔一定时间取样分析,用紫外分光光度计在最大吸收波长λmax =664nm 处进行检测,其吸光度值与浓度呈直线关系。

试样的光降解率(D )依下式计算:D =[(A 0-A )/A 0]×100%式中:A 0为试样光照前的吸光度;A 为光照射时间t 时试样的吸光度。

2 结果与讨论211 TiO 2溶胶的X 2衍射分析(图1)图1 TiO 2溶胶的XR D 图谱Fig.1 XR D spectrum of TiO 2hydrosol从图1可以看出,TiO 2溶胶具有明显的锐钛矿晶型,并与少量的板钛矿晶体共存,经计算得知,其粒径约为5~8nm 。

212 二氧化钛的催化性能研究郑 琦等:二氧化钛溶胶日光下降解亚甲基蓝的研究/2007年第1期17 取2个烧杯加入含有相同浓度的亚甲基蓝溶液,向其中一个烧杯中加入二氧化钛溶胶15mL ,同时置于日光下光照。

在相同条件下,加入二氧化钛的试样随着时间的延长,吸光度下降明显,10h 内降解率可达50%,而没有加入二氧化钛的试样其吸光度随时间的延长几乎没有改变,表明TiO 2溶胶具有很好的光催化性能,明显加速了降解反应的进行。

213 光源对光降解率的影响在相同条件下,取6个烧杯各注入15mL TiO 2溶胶,再分别加入不同浓度的亚甲基蓝溶液,置于白炽灯(25W )和太阳光下照射,每隔一定时间取样测定光降解率。

考察太阳光与普通白炽灯(25W )两种不同光源对亚甲基蓝降解作用的影响,结果见图2。

图2 照射光源对光降解率的影响Fig.2 The effect of light source on photocatalyticdegrad ation rate由图2可知,白炽灯光照20h 后,5个不同浓度亚甲基蓝的降解率均在10%以内(曲线1~5);而较高浓度的亚甲基蓝溶液置于日光下照射20h 后(曲线6),降解率可达50%。

采用太阳光照射后,TiO 2溶胶光催化降解亚甲基蓝的效果非常明显,而用白炽灯照射则降解效果不太明显。

这是由于太阳光是复合光,谱线范围较宽,其中含有一定的紫外光,使降解效率提高。

214 亚甲基蓝溶液初始pH 值对光降解率的影响固定亚甲基蓝溶液的浓度,改变溶液的初始p H 值,光照一定时间后测定光降解率。

结果表明光降解率随p H 值的增大而减小,这是因为在酸性条件下,表面的水与TiO 2发生反应,有利于光生电子向催化剂表面的迁移,与表面吸附氧反应,这不仅抑制了光生电子与空穴的复合,而且促进了光生电子与氧反应生成HO ・自由基,因而光催化反应速率也相应加快。

215 亚甲基蓝初始浓度对光降解率的影响(图3)由图3可知,亚甲基蓝溶液初始浓度越高,达到相同降解率所需要的反应时间越长,即降解效率较低。

这是因为初始浓度过高会影响透光率,浓度过低则降低光图3 亚甲基蓝溶液初始浓度对光降解率的影响Fig.3 The effect of inital concentration of methyleneblue on photocatalytic degrad ation rate子的利用率。

实际应用中应从经济角度考虑选择适当的初始浓度,若初始浓度过低,尽管溶液色度去除快,但污染物去除总量低,不能充分发挥体系的光催化降解能力;若初始浓度过高,反应时间则太长,可考虑采用分步加入污染物的办法以提高体系的光催化降解能力。

216 H 2O 2用量对光降解率的影响在4×10-6mol ・L -1的亚甲基蓝溶液中加入3%的H 2O 21mL ,日光照射30min ,降解率增加明显(可达到80%)。

表明H 2O 2的加入能够加速亚甲基蓝的光解,并且降解速率随H 2O 2用量的增大而迅速增加。

H 2O 2是一种比氧更好的电子受体,能减少电子与空穴的简单复合,有效地增加HO ・自由基的浓度,从而加快光催化反应速度;另外H 2O 2本身作为有效的氧化还原剂在电子与空穴作用下,可以产生其它强氧化性的自由基,如HOO ・等,这些自由基同样可以进攻水中有机物,产生降解作用。

217 TiO 2用量对光降解率的影响亚甲基蓝浓度为4×10-6mol ・L -1,改变二氧化钛的用量,观察降解效果。

结果表明,随着催化剂TiO 2用量的增加,TiO 2对亚甲基蓝的吸附量增加,亚甲基蓝溶液脱色的表观反应速度加快,降解率也增加;但当TiO 2用量大于316×10-3mol ・L -1后,光降解率反而会降低。

这可能是由于TiO 2量过大时,溶液中TiO 2颗粒对光的散射增强,光的利用率下降,产生电子和空穴的数量减少,从而降低了反应速率。

218 光照时间及强度对光降解率的影响在TiO 2存在下,亚甲基蓝光降解率随光照时间的延长而增大。

定时取样分析,观察发现溶液由蓝色变到浅蓝,最后变为白色。

这主要是由于TiO 2受光激发产生的电子和空穴对降解速度有影响,而电子和空穴的浓度又取决于光的强度,当向含有亚甲基蓝的溶液中加入TiO 2时,亚甲基蓝迅速降解,(下转第76页)陈瑞文等:生物柴油及其调和油理化性能的测定/2007年第1期76 biodiesel fuels at temperatures up to300℃[J].Fuel,2006,85(728):101021015.[6] 郑敏,孙明,莫言学,等.氧弹法快速测定煤中硫含量的研究[J].建材技术与应用,2005,(5):18220.[7] Lacoste F,Lagardere L.Quality parameters evolution duringbiodiesel oxidation using Rancimat test[J].Eur J Lipid Sci Techn2 ol,2003,105(3):1492155.[8] Fr hlich A,Rice B.Evaluation of Camelina sativa oil as a feed2stock for biodiesel production[J].Industrial Crops and Product s, 2005,21(1):25231.[9] Pereira M G loria,Mudge Stephen M.Cleaning oiled shores:Labo2ratory experiment s testing t he potential use of vegetable oil biodiesels[J].Chemosphere,2004,54(3):2972304.[10] 靳福泉,冯伟.燃烧热测定过程中氧弹内极限温度和极限压力的预测[J].实验室研究与探索,2003,23(10):22224.The Determination of Physicochemical Ch aracteristics of Biodiesel and Its B lending OilsCHEN R ui2w en,LU O Yu2m eng,W ANG Yu n,DONGYu an2y an(Department of A p plied Chemistry,School of Science,Huaz hong A gricultural University,W uhan430070,China) Abstract:The visco sity,combustion heat,sulf ur content,carbon residue,ash,flash point,moist ure and ce2 tane value of biodiesel and it s blending oils wit h diesel were determined.The influence of temperat ure on t he visco sity was st udied,and t he p hysicochemical characteristics of biodiesel and it s blending oils were compared wit h diesel.The result s indicated t hat biodiesel and it s blending oils had some superior performances and good application p rospect.K eyw ords:biodiesel;blending oil;p hysicochemical characteristic(上接第17页)且光照时间越长,溶液中亚甲基蓝的降解越趋向完全。

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