2014-光助非均相TiO2-Co3O4复合催化剂活化PMS降解染料废水的研究
TiO2膜光电催化氧化法降解印染废水的研究
第２ ６卷第 ３期 ２１ ０ ２年 ３月
化工 时刊
非均相PAN—Fe催化剂在偶氮染料氧化降解反应中的应用
Ｄ ａ ｇ Ｄ Ｎ ｏ ｇ ｃｕ ， Ａ ｈｎ ｂ ｎ ， Ｕ Ｆ ｎ ， Ｏ Ｇ Ｙ ｎ — ｈ ｎ Ｈ Ｎ Ｚ ｅ — ａ ｇ ＷＡＮ ａ －ｉ ＧＹ ｎｊ ｅ
（ｃｏｌ ｆ ｅｔｅ Ｔａｊ ｏｙ ｃ ｎｃ ｎｖｒｉ ， ｉｎｉ ３ ０ ６ ，Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｘｉ ， ｉ ｉ Ｐ ｌｔ ｈ ｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｔａｊ ０ １ ０ ｈｎ ） Ｔ ｌ ｎｎ ｅ ｅ ｔ ｎ
２４的氧 化 降 解反 应 ｑ， ３ － 考察 了催 化 剂 用量 、 辐射 强度 、Ｈ 值 和 初 始 染料 浓度 对 脱 色率 和反 应 速 率 常数 的 光 ｐ 影 响． 结果 表 明 ， 高催 化 荆 用量 和 辐射 光 强度 有 利 于 染料 的脱 色率 和反 应 速 率 常 数 的 增加 ， 提 而初 始 染料 浓 度 的升 高则使 其 更 不 易发 生降 解反 应 ； Ａ — ｅ催化 剂在 酸 性介 质 比碱 性 介 质 中具 有 更好 的催 化 活性 ． ＰＮＦ
杜 芳 ， 永 春 ， 振 邦 ， 彦 杰 董 韩 王
（ 津工 业 大 学 纺 织学 院 ， 津 天 天 ３０６ ） ０ １０
摘 要 ： 室 温条 件 下使 用偕 胺 肟 改性 聚 丙烯 腈 纤 维 与三 氯 化铁 反 应 制备 了聚 丙烯 腈铁 （ Ａ — ｅ 配 合 物 ， 后 在 过 在 Ｐ Ｎ Ｆ） 然 氧 化 氢存 在 的 条 件 下将 其 作 为非 均 相 光 Ｆ ｎｏ ｅｔ ｎ催化 剂应 用 于 水溶 性 阴 离子 偶 氮染 料 活 性 红 １ ５和 酸性 黑 ９
第 ２ 卷 ７
第 ６期
天 津
工 业 大
学
学
报
Ｖｏ＿ Ｎｏ． １ ２７ ６
２０ ０ ８年 １ ２月
非均相类Fenton氧化法降解染料废水
非均相类Fenton氧化法降解染料废水
陈志敏;张翠红;李敏;李江;张路
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2020(49)S01
【摘要】以第四周期过渡金属硅酸盐为催化剂,以过氧化氢为氧化剂,以酸性大红GR为降解对象,对染料废水的降解进行了研究.考察了催化剂种类、过氧化氢用量、催化剂用量、降解时间、降解温度、废水的初始浓度对废水降解率的影响.结果表明:硅酸铬、硅酸锰、硅酸亚铁、硅酸钴、硅酸镍、硅酸铜、硅酸锌对过氧化氢氧
化降解酸性大红GR废水都有较高的催化活性,且以硅酸钴的催化活性最高.较好的
降解条件为:硅酸钴0.0300 g,10 mg/L的酸性大红GR废水100 mL,30%过氧化
氢0.3 mL,温度30℃,时间1 h,酸性大红GR废水的降解率可达99.8%.
【总页数】4页(P163-166)
【作者】陈志敏;张翠红;李敏;李江;张路
【作者单位】太原工业学院化学与化工系
【正文语种】中文
【中图分类】X52
【相关文献】
1.非均相类Fenton反应降解酸性红B染料废水的研究
2.二茂铁催化光助非均相类Fenton氧化法处理含罗丹明B废水
3.非均相类Fenton反应降解酸性红B染料废
水的研究4.非均相类Fenton法降解硝基苯化工废水的效能及其机制5.Fe/羟基磷灰石多相类Fenton体系有效降解结晶紫染料废水
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
微等离子体氧化法制备TiO2光催化剂的活性研究
微等离子体氧化法制备TiO2光催化剂的活性研究
微等离子体氧化法制备TiO2光催化剂的活性研究
考察了用微等离子体氧化法制备的TiO2催化剂在不同条件下降解甲基橙的光催化活性,发现曝气、增加pH、加入Fe3+、Fe2+、联合超声作用等都可使活性极大提高.结果表明,在UV-TiO2-Fe2+和UV-TiO2-Fe3+体系中有光助Fenton效应,光-声联合催化反应中有光声协同效应,强化传质明显提高催化剂活性.研究表明,该法在TiO2光催化剂制备上有广阔发展前景.
作者：严志宇郭为军公维民 YAN Zhi-yu GUO Wei-jun GONG Wei-min 作者单位：大连海事大学,环境科学与工程学院,辽宁,大连,116026 刊名：大连海事大学学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF DALIAN MARITIME UNIVERSITY 年，卷(期)：2005 31(3) 分类号：X505 O644 关键词：微等离子体氧化法光催化剂光助Fenton效应光-声协同效应。
g-C3N4_TiO2光催化复合材料制备及其降解印染废水研究
度分别为 1.0 和 350 ℃时，光催化降解印染废水效果最好，不仅能够确保 COD 去除率较为稳定，且具有较高重复
利用率和稳定性；光照时间越长、光照强度越高，样品 COD 去除率与色度脱色率越高，且印染废水初始 COD 值
越高，样品 COD 去除率越低。
关键词：光催化；复合材料；降解；印染废水；复合比；焙烧温度
中图分类号：TQ317.4
文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2020)04-0091-05
Preparation of g-C3N4/TiO2 photocatalytic composite and its degradation of printing and dyeing wastewater
g-C3N4/TiO2 光催化复合材料制备及其 降解印染废水研究
李俊叶，刘 爽，季志文
（华东交通大学 理工学院，江西 南昌 330100）
摘 要：分别利用四异丙醇钛、三乙胺和三聚氰胺制备 TiO2 和 g-C3N4，结合两者制备不同复合比与焙烧温度条 件下的 g-C3N4/TiO2 粉体样品，利用 X 射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究样品表征。以靛蓝类染料2034/T
实验技术与管理 Experimental Technology and Management
第 37 卷 第 4 期 2020 年 4 月 Vol.37 No.4 Apr. 2020
DOI: 10.16791/ki.sjg.2020.04.021
当前社会经济高速发展，导致环境污染日益严重
收稿日期: 2019-08-20 基金项目: 江西省教育厅科学技术研究项目（181486） 作者简介: 李俊叶（1984—），女，河北邯郸，硕士，讲师，主要
过硫酸氢钾在水处理中的应用研究进展
过硫酸氢钾在水处理中的应用研究进展张星;姚吉伦;徐文思;周振;范峻雨;万天琦;李永青【摘要】介绍了过硫酸氢钾的主要活化方式及活化机理,阐述了硫酸根自由基进攻有机物的3种主要机理,综述了过硫酸氢钾在水处理中的应用进展,指出了目前过硫酸氢钾在水处理领域应用中存在的问题,并对其应用前景进行了展望.%We introduce the activation methods and activation mechanisms of peroxymonosulfate(PMS),and demonstrate three main mechanisms of the degradation of organic compounds by sulfate free radicals.Further-more,we review the application progress of PMS in water treatment,point out the problems existing in current application of PMS in water treatment,and put forward its application prospect.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】7页(P8-14)【关键词】过硫酸氢钾;高级氧化技术;硫酸根自由基;水处理【作者】张星;姚吉伦;徐文思;周振;范峻雨;万天琦;李永青【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆401311;陆军勤务学院国家救灾应急装备工程技术研究中心,重庆401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆401311;陆军勤务学院军事设施系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】X703.1过硫酸氢钾(KHSO5，peroxymonosulfate，PMS)，又称过一硫酸氢钾，是一种无机过氧化物，具有强氧化性。
沸石载体催化剂研制及其催化臭氧氧化染料废水的研究
邵琴等沸石载体催化剂研制及其催化臭氧氧化染料废水的研究沸石载体催化剂研制及其催化臭氧氧化染料废水的研究邵琴金腊华8刘玉兵蒋娜莎(暨南大学环境工程系，广东广州510632)摘要以沸石为载体负载不同金属氧化物来制备催化荆，通过试验分析该催化剂催化臭氧氧化染料废水的效果及其影响因素。
结果表明：(1)沸石对染料废水的吸附作用很小，总有机碳(T O C)去除率基本维持在3．2％左右，对于后期的试验可以忽略其影响。
(2)以沸石作为载体制得的M nO z，Fez03、Z nO、CuO负载型催化剂(分别简写为M n02／沸石、Fez O s／沸石、Z nO／拂石、C uO／沸石)，对臭氧氧化反应均有催化作用，其催化效果依次为M n02／沸石『=>Fe203／沸石>ZnO／沸石>CuO／沸石。
同时，M n02／沸石的重复使用率高。
(3)M nO z／沸石催化臭氧氧化效率及重复使用率均优于以活性炭为载体的M nO z负载型催化剂。
(4)臭氧氧化和M n02／沸石催化臭氧氧化对染料的脱色率基本一致。
M n02／沸石催化臭氧氧化的TO C去除率比臭氧氧化提高较多，对染料废水有很好的处理效果。
(5)以沸石为载体制得的负载型催化剂催化臭氧氧化实际染料废水的处理效果较好，具有较高的实用价值。
关键词催化臭氧氧化沸石载体负载型催化剂染料废水P r e par a t i on of zeo l i t e cat al ys t s f or oz on e cat al yt i c oxi dat i on of dye w a st ew at e rSH A O Q i n，J l N L a h ua，L I U Y ub i ng，J I A N G N as ha．(D e p a r t m e n t of Envi r onm ent al Engi nee ri ng，Ji na n U ni ve r s i t y，G ua ngzhou G uangd ong510632)A bst r act：Ser i es of zeo l i t e cat al ys t s w i t h su ppor t i n g di f f er ent m et al oxi d es w e r e pr epar e d f or di sc ol or at i on of dyew as t ew a t e r．T he ozone cat al yt i c ox i dat i on t r eat m ent r uns，w i t h ap pl yi n g di f f er ent zeo l i t e cat al ys t s，w e r e pe rf or m e d o ndi rect bl en ded ye l l o w D-3R N L t o com pare t he per f or m ance of di f f er ent cat al ys t s o n dye w a s t ew a t er t r eat m ent．R e sul t ss how ed t hat di sc ol or at i on ef fi ci en cy of ozone cat al yt i c ox i dat i on w as s i gni f i cant hi g her t h an t hat of s i ng l e ozone oxida—t i o n t r e at m e nt．T he per f or m ance of4zeo l i t e cat al ys t s f ol l ow ed t he s equen ce．of M n02／z eol i t e>Fez03／z eol i t e>Z nO／z eol i t e>C uO／z eol i t e．M n02／ze ol i t e pr esen t ed per f ec t r epeat abi l i t y，and i t w as super i or t O M n02／a ct i ve c ar boni n dye w ast e w at e r di s col o r at i on．A ppl i ed M n02／z eol i t e cat alys t f or t r ea t m e nt of ot her5dye w ast e w at e r a nd r eal t e x—t i l e w ast ew at er，i t a l l pr esen t ed per f ec t t r eat m ent per f or m ance w hi c h i ndi cat e d t hat t he M n02／z eol i t e cat al ys t hadhi g her pr act i cal va l ue．K eyw or ds：ozone cat al yt i c oxi dat i on；cat a l yst s w i t h zeol i t e car r i er；dye w a s t ew a t er染料废水是难处理的工业废水之一，是印染行业急需解决的技术瓶颈问题之一。
多金属氧酸盐非均相光催化降解处理有机废水的研究进展
多金属氧酸盐非均相光催化降解处理有机废水的研究进展赵毅;韩育宏;张玄;王涵【摘要】非均相光催化氧化是一种催化剂易于回收利用且研究广泛的高级氧化技术.本文综述了多金属氧酸盐(POMs)非均相光催化降解废水中有机污染物的研究现状.该类非均相光催化剂主要包括负载型POMs(载体主要有半导体氧化物、离子交换树脂和分子筛)、POMs复合膜材料、不溶性盐和多元复合物.讨论了其制备方法、降解效果、反应机理和重复使用性.最后,指出了该领域未来可能的研究方向,为该领域的进一步研究提供参考.%The heterogeneous photocatalytic oxidation had been widely investigated as an advanced oxidation technology with easily recyclable catalyst.In this paper,the research status of to degradation of organic pollutants in wastewater by heterogeneous photocatalysis with polyoxometalates (POMs) was reviewed.Heterogeneous photocatalysts included immobilized POMs (using semiconductor oxides,ion exchange resins and molecular sieves as carrier),POMs composite filmmaterials,insoluble salt and multiple composites.Their preparation methods,degradation effects,reaction mechanisms and reuse performances were discussed.Finally,several possible research directions were pointed out,providing reference for further research in the field.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P383-388)【关键词】多金属氧酸盐;非均相光催化;负载;复合膜;多元复合物【作者】赵毅;韩育宏;张玄;王涵【作者单位】华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;河北大学物理科学与技术学院,河北保定071002;保定市环境保护监测站,河北保定071000;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】X703多金属氧酸盐（Polyoxometalates，POMs），也称为杂多酸化合物，是一类具有多种结构和性质的由金属和氧组成的化合物，是一种优良的氧化还原催化剂和光催化剂。
Fe2O3／TiO2纳米管复合材料光催化降解亚甲基蓝染料废水的研究
ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ． Ｔｈ ｅ Ｆｅ ２ Ｏ３ ／ Ｔｉ Ｏ２ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｈ ａ ｄ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｌ ｅ ｎ ｅ ｂ ｌ ｕｅ ｄ ｙ ｅ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：Ｔｉ Ｏ２ ｎ ａ ｎｏ ｔ ｕ ｂ ｅ；ｄｏ ｐ ｉ ｎ ｇ； Ｆ ｅ ２ Ｏ３ ；ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ；ｄ ｙ ｅ ｗａ ｓ ｔ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ
降解染料废水 活性 。结果表明 ，Ｆ ｅ “掺杂能有效提高 Ｔ ｉ Ｏ ： 纳米管光催化 降解染料 废水效果 ，其 中 Ｆ ｅ ０ 掺 杂量为 ４ ％（ ∞） 时 ，其
光催化性 能最好 ，最高降解率可达 ９ ９ ％ ，且具有较好的稳定性。研究证实 ，Ｆ ｅ ： Ｏ ， ／ Ｔ ｉ Ｏ ： 复合材料具 有 良好的光催化 降解亚 甲基蓝 染 料 废水 性 能 。
MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的应用研究进展
水 硝 酸 铬 [Cr(NO3) · 9H2O]、 对 苯 二 甲 酸 （H2BDC）
为前体，利用水热法合成的 MIL-101(Cr)经过表征，
BET 比表面积为 3960m2 /g，Langmuir 比表面积为
5935m2/g，微孔孔容为 1.65mL/g。较高的比表面积
样性的因素。在合成 MOFs 的过程中，合成的环境
会对其结构产生影响，例如反应体系的温度、pH、
反应物质的浓度和不同摩尔比等。
在水相和气相中使用 MOFs 时，其材料是否稳
定 是 一 个 关 键 性 问 题 。 实 验 已 经 证 实 MOF - 5、
MIL-101-V 材料在水相中通过配体取代或水解作
金属离子 Ni2+ 、Mn2+ 、Co2+Zn2+ 、Cr3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、
Al3+和 Ga3+等[10-16]。
1.2.3 引入活性基团且不改变结构
MOFs 因其含有有机配体组分，可以通过有机
转化引入各种有机官能活性基团，更好地应用于催
化领域，活性基团多为过渡金属氧化物和金属颗
粒。顾逸凡等[17] 利用水热法在不改变 MOFs 孔道结
越来越受到科学家们的关注和研究，MOFs 具有成
核空间，可以负载其他物质，制成核壳结构，大大
增加了 MOFs 在催化降解水中有机污染物方面的
应用。
1 MOFs 的简介和特性
1.1
简介
1995 年，Yaghi 等[6] 第一次提出 MOFs 这一概
念，他们合成一种三维的铜基 MOFs，从此 MOFs
纳米复合TiO2薄膜光催化降解模拟染料废水研究
（ ２ ００ ０ ９ ） Ｂ ０ ５０ ０ ７ 重点课题资助 第一作 者简介 ： 高 甲（９ ４ ） 男 ， １８ 一 ， 河北保定人 ， 河北大学无机 化
谱 仪 （ 国 ） Ｄ Ｇ －００ 电热 恒 温 鼓 风 干 燥 箱 德 ； Ｈ －９３ Ａ
高 甲， ： 等 纳米复合 ＴＯ ｉ 薄膜光催化降解模拟染料废 水研 究
６ ２ ９７
１ ２ 纳米 Ｔｏ 薄膜 的制备 ． ｉ
片对 照 ， 现 与 ２ 发 １—１７ ２ ２完 全 一致 ， 明用 此 方 法 证
将 １ （ ． ｏ） ｉ１ 缓 慢滴 入 １０ｍＬ蒸馏 １ ｍＬ ０ １ｍ １ＴＣ ０ 水 中得 到透 明溶 液 。在 上述 溶 液 中 加入 ０ ５ ０ｇＳ ． ２ ｒ （ Ｈ） ８ 然 后 用 １ １氨水 调 ｐ ＝ Ｏ ・ Ｈ Ｏ， ： Ｈ ７左 右 ， 产
第 １卷 第 ２ １ ８期 ２ １ ０ １年 １ ０月 １７ — １ １ （ Ｏ １ ２ －９ ６ ０ ６ １ ８ ５ ２ ｌ ） ８６ ２ ．５
科
学
技
术
与
工
程
ＶｏＬ １ Ｎｏ ２ Ｏｃ． ２ １ ．８ ｔ ０１１
Ｓｃｅ ｅＴｅ ｈ ｌ ｇ ｎ ｇｎｅ ｒｎ ｉｎｃ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｉｇ
关键词 无色透 明水溶胶
纳米二氧化钛 薄膜
光催 化
水 处理
中 图法分类号
Ｘ ０． ； ７３ １
文献标志码
Ｂ
众所 周知 ， 印染 、 工 、 药 、 纸 、 化 制 造 冶金 等 行业 废 水 中含 有 的大 量 有 机 污 染 物 严 重 威 胁 着 自然 生 态 环境 。 目前 降 解 水 中有 机 污 染 物 的污 水 处 理 技
《BiVO4基光阳极设计及其光电协同活化过氧单硫酸盐降解四环素研究》范文
《BiVO4基光阳极设计及其光电协同活化过氧单硫酸盐降解四环素研究》篇一摘要：本文以BiVO4基光阳极设计为核心，探讨了其在光电协同活化过氧单硫酸盐（PMS）降解四环素（TC）中的应用。
通过设计优化BiVO4基光阳极，实现了高效的光电协同活化PMS，有效降解水中的TC，为环境治理领域提供了新的思路和方法。
一、引言随着工业化和城市化的快速发展，水体污染问题日益严重，其中抗生素类污染物的治理成为研究热点。
四环素（TC）作为一种广谱抗生素，在环境中的残留对生态环境和人类健康造成潜在威胁。
目前，过氧单硫酸盐（PMS）作为一种高效氧化剂，在高级氧化过程中被广泛应用。
然而，PMS的活化过程需要高效的光电催化剂。
因此，设计一种高效、稳定的BiVO4基光阳极，实现光电协同活化PMS降解TC具有重要意义。
二、BiVO4基光阳极设计BiVO4作为一种具有优异光电性能的材料，被广泛应用于光催化领域。
为了进一步提高其光催化性能，本研究设计了一种BiVO4基光阳极。
该光阳极采用纳米结构，通过控制合成条件，实现了BiVO4的形貌和尺寸的调控，从而提高了其比表面积和光吸收性能。
此外，通过引入掺杂、缺陷等手段，进一步优化了BiVO4的光电性能。
三、光电协同活化PMS降解TC在BiVO4基光阳极的基础上，本研究探讨了光电协同活化PMS降解TC的过程。
首先，通过光照激发BiVO4产生光生电子和空穴，这些电子和空穴具有强氧化还原能力，能够活化PMS产生具有更强氧化能力的活性氧物种。
同时，电场作用进一步促进了电子和空穴的分离和传输，提高了PMS的活化效率。
在光电协同作用下，TC被有效降解，同时产生了无害的产物。
四、实验结果与讨论通过一系列实验，我们验证了BiVO4基光阳极在光电协同活化PMS降解TC中的优异性能。
实验结果表明，优化后的BiVO4基光阳极具有较高的光电流密度和较低的电荷复合率，能够有效活化PMS并产生更多的活性氧物种。
同时，TC的降解效率随光照时间的延长而提高，证明了光电协同作用的有效性。
非均相催化剂催化臭氧氧化含酚废水的研究进展
第44卷第 2 期2024年2月Vol.44 No.2Feb.，2024 工业水处理Industrial Water TreatmentDOI：10.19965/ki.iwt.2022-1313非均相催化剂催化臭氧氧化含酚废水的研究进展夏龙祥，何昊东，吴登峰（北京化工大学化学工程学院，北京 100029）［摘要］催化臭氧氧化技术在深度处理含酚有机废水方面具有操作简单、氧化效率高、二次污染小等优点。
然而，其规模化应用依赖于开发高活性和高稳定性的非均相催化剂。
介绍了催化臭氧氧化技术中非均相催化臭氧氧化反应机理。
从非负载型和负载型催化剂两方面综述了催化臭氧氧化酚类化合物非均相催化剂的研究现状，重点分析了非负载型催化剂、单活性组分负载型催化剂及多组分负载型催化剂的特点及局限性，指出多组分负载型催化剂由于具有显著提升臭氧利用率、降低臭氧投放量，以及性能可优化潜力大等优势，是当前主要研究对象。
针对高效催化剂开发，提出了从几何结构和电子结构角度入手，实现催化剂组分、尺寸和缺陷位调控等性能优化策略。
最后对用于酚类化合物去除的非均相催化剂的研究进展进行了总结和展望，以期对催化臭氧氧化技术中高效催化剂的开发提供参考。
［关键词］催化臭氧氧化；酚类化合物；催化剂；催化剂载体［中图分类号］X703 ［文献标识码］A ［文章编号］1005-829X（2024）02-0001-10Research progress on the treatment of phenol containing wastewater byheterogeneous catalyst ozonationXIA Longxiang，HE Haodong，WU Dengfeng（School of Chemical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China）Abstract：Catalytic ozonation process has the advantages of simple operation，high oxidation efficiency and low sec⁃ondary pollution in the advanced treatment of phenol containing organic wastewater. However，its large-scale appli⁃cation depends on the development of heterogeneous catalysts with high activity and stability. Herein，the mecha⁃nism of hetergeneous catalytic ozone oxidation reaction in catalytic ozonation technology was introduced. The re⁃search status of heterogeneous catalysts for catalytic ozonation of phenolic compounds was reviewed from two as⁃pects of non-supported and supported catalysts，and the characteristics and limitations of non-supported catalysts，single active component supported catalysts and multi-component supported catalysts were mainly analyzed. Multi-component supported catalyst is the main research object since its advantages on improving ozone utilization rate，re⁃ducing ozone emission and great potential of performance optimization. To develop highly efficient catalysts，the opti⁃mization strategy on composition，size and defect site of catalyst was proposed from the perspective of geometric structure and electronic structure. Finally，the research progress of heterogeneous catalytic ozonation catalysts for re⁃moval of phenolic compounds was summarized and prospected in order to provide reference for the development of efficient catalysts for catalytic ozonation technology.Key words：catalytic ozonation；phenolic compounds；catalyst；catalyst support酚类化合物及其衍生物是工业废水中最常见的难降解污染物种类之一。
纳米TiO2多孔微球对模拟染料废水的光催化脱色
Ｃｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆ Ｂｉ ｏ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
团
纳米 Ｔ ｉ Ｏ２ 多孔微 球 对 模 拟 染料 废 水 的光 催 化脱 色
陈建 欣 ， 贾大兵 ， 罗 栋。 壮 亚峰
根据美国 Ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ 统计 ， 目前使用的染料达万 种之多， 它们不但具有特定 的颜色 ， 结构复杂， 而且 大 多不易生物降解 ， 具有潜在的毒性［ 】 ］ 。因此 ， 高色度染
料废 水 的处 理是‘ 当前 环保领 域 较活跃 的课 题之 一 。 目前 ， 常用 的染 料废水 处 理方法 有 絮凝沉 淀法 、 电
陈建欣等 ： 纳米 Ｔ ｉ Ｏ ２ 多 孔微 球对 模拟 染料 废 水 的光 催 化 脱 色／ ２ ０ １ ３年 ■ ２豳
英玻璃仪器厂。
１ ． ２ 方 法
解法 、 氧化法、 吸附法 和生物降解法等， 大多存在成本
高、 时效 短等缺 点［ ２ ］ 。光催 化 氧 化 技 术 是利 用 辐 照 、 光催化 剂在反 应体 系 中 产 生活 性 极 强 的 自由基 ， 再 通 过 自由基与 有机污 染 物之 间的 加合 、 取代 、 电子转 移等
（ 常 州工 学院理 学院化 学 系， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ）
摘 要： 采 用纳米 Ｔ ｉ Ｏ２ 多孔 微 球 光 催 化 氧 化 处 理 模 拟 染料 废 水 ， 研 究 了溶 液 ｐ Ｈ 值、 纳米 Ｔ ｉ Ｏ ２ 用量 、 光 照 时 间、 离心
时 间等 因素 对 脱 色率 的 影 响 ， 并探 讨 了脱 色机 理 。 结 果表 明 。 在 染料 浓度 为 ６ ５ ｍｇ・ Ｌ＿ 。 、 溶液 ｐ Ｈ值 为 ２ 、料 ， 江 苏 申新 染料 化 工股 份有 限
Co3O4
DOI: 10.19906/ki.JFCT.2021086Co 3O 4/WO 3复合催化剂的合成及可见光催化转化甲烷制甲醇杨 娟1,2,3，陈鹏宇1 ，戴 俊1,2,*，荣丽青1 ，王大钊1（1. 河南理工大学 安全科学与工程学院, 河南 焦作 454003；2. 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心, 河南 焦作454003；3. 河南理工大学 化学化工学院, 河南 焦作 454003）摘 要：本研究通过水热合成法并结合表面浸渍过程制备了Co 3O 4/WO 3复合催化剂，采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X 射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱等测试技术对Co 3O 4/WO 3复合物的结构组成与微观形貌进行系统表征，在室温可见光照射下研究了Co 3O 4/WO 3对甲烷转化制甲醇的催化性能。
结果表明，复合Co 3O 4可显著提升甲烷光催化转化性能，最优催化剂3.0% Co 3O 4/WO 3在可见光照射2 h 时的甲烷转化量为2041 μmol/g ，对应的甲醇产生量及其选择性为1194 μmol/g 和58.5%，分别为单一WO 3的4.03倍和2.39倍，优于多数文献报道的甲烷转化异相光催化剂，且具有良好的循环稳定性。
结合瞬态光电流与电子顺磁共振测试结果，揭示了引入Co 3O 4增强复合催化剂甲烷转化性能的内在机理，对设计光驱动甲烷转化制甲醇催化剂具有重要理论指导意义。
关键词：甲烷；可见光催化；甲醇；氧化钨；Co 3O 4中图分类号： O643.32; TQ223.1 文献标识码： ASynthesis of Co 3O 4/WO 3 composite catalysts for visible-light-driven conversion ofmethane to methanolYANG Juan 1,2,3，CHEN Peng-yu 1，DAI Jun 1,2,*，RONG Li-qing 1，WANG Da-zhao1（1. School of Safety Science and Engineering , Henan Polytechnic University , Jiaozuo 454003, China ；2. State Collaborative Innovation Center of Coal Work Safety and Clean-efficiency Utilization , Jiaozuo 454003, China ；3. School of Chemistry andChemical Engineering , Henan Polytechnic University , Jiaozuo 454003, China ）Abstract: Direct and selective conversion of methane to methanol under mild conditions still faces grand challenges. In this study, Co 3O 4/WO 3 nanocomposite catalysts were synthesized by facile hydrothermal method,combining with surface impregnation process. The structural composition and micro morphology of Co 3O 4/WO 3composites were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM) and UV-visible absorption spectrum.The catalytic performance of Co 3O 4/WO 3 on the conversion of methane to methanol was investigated under visible light illumination at room temperature. The results show that incorporating Co 3O 4 can remarkably improve the photocatalytic performance of methane conversion. The optimal catalyst 3.0% Co 3O 4/WO 3 exhibits a methane conversion of 2041 μmol/g after visible light irradiation for 2 h, and the according methanol productivity and selectivity reach 1194 μmol/g and 58.5%, which are 4.03 and 2.39 times of single WO 3 respectively. This performance is superior to most reported heterogeneous photocatalysts for methane conversion, meanwhile possessing excellent cyclic stability. Combining the results of transient photocurrent and electron paramagnetic resonance (EPR) with the catalytic activity, the intrinsic mechanism of enhanced methane conversion via introducing Co 3O 4 is revealed, which is of theoretical significance to design light-driven catalysts for methane conversion to methanol.Key words: methane ；visible light catalysis ；methanol ；tungsten oxide ；Co 3O 4近年来，不断被开发的页岩气和可燃冰资源使得甲烷成为替代石油资源的潜在能源[1,2]，尽管甲烷储量丰富，但现阶段主要被用作低值燃料。
非均相钴催化剂活化PMS降解染料的研究
非均相钴催化剂活化PMS降解染料的研究目录摘要 (I)IIAbstract .............................................................................................................. ..... V 第一章绪论 (1)1.1高级氧化技术 (1)1.1.1基于羟基自由基的高级氧化技术 (1)1.1.2基于硫酸根自由基的高级氧化技术 (3)1.2 Co/PMS技术 (5)1.2.1 均相Co/PMS体系 (5)1.2.2非均相Co/PMS体系 (7)1.3活性碳纤维概述 (9)1.3.1活性碳纤维的分类 (9)1.3.2活性碳纤维的结构 (9)1.3.3活性碳纤维的应用 (10)1.4课题的提出及研究内容 (10)1.4.1课题的立论基础 (10)1.4.2论文研究内容及实验方案 (11)第二章活性碳纤维负载钴活化PMS降解染料的研究 (13)2.1引言 (13)2.2实验部分 (14)2.2.1实验药品 (14)2.2.2实验仪器 (14)2.2.3活性碳纤维负载钴的制备 (14)2.2.4 Co@ACFs的表征 (15)2.2.5催化降解染料的分析方法 (15)2.2.6 Co@ACFs降解染料的机理 (17)2.3结果与讨论 (17)2.3.1 Co@ACFs的表征 (17)2.3.2 Co@ACFs降解染料的性能 (20)2.3.3 ACFs在降解染料中的作用 (27)2.3.4 Co@ACFs催化降解染料的机理 (31)2.4小结 (34)第三章活性碳纤维负载钴酞菁活化PMS降解染料的研究 (35)3.1引言 (35)3.2实验部分 (36)3.2.1实验药品 (36)3.2.2实验仪器 (36)3.2.3活性碳纤维负载钴酞菁的制备 (37)3.2.4 ACFs-CoPc的表征 (37)3.2.5催化降解染料的分析方法 (37)3.2.6 ACFs-CoPc降解染料的机理 (38)3.3结果与讨论 (39)3.3.1 ACFs-CoPc的表征 (39)3.3.2 ACFs-CoPc降解染料的性能 (40)3.3.3 ACFs-CoPc催化降解染料的机理 (44)3.4小结 (51)第四章结论与展望 (52)4.1结论 (52)4.2展望 (53)参考文献 (54)硕士期间发表的论文 (67)致谢 (69)摘要在环境催化领域，开发具有高效、绿色的氧化技术一直是十分重要且极具挑战的课题。
《2024年BiVO4基光阳极设计及其光电协同活化过氧单硫酸盐降解四环素研究》范文
《BiVO4基光阳极设计及其光电协同活化过氧单硫酸盐降解四环素研究》篇一摘要：本研究以BiVO4基光阳极为研究对象，通过设计优化其结构与性能，实现光电协同活化过氧单硫酸盐（PMS）降解四环素（TC）的目的。
本文首先介绍了BiVO4基光阳极的设计原理与制备方法，然后探讨了其在光电协同活化PMS降解TC过程中的作用机制，最后通过实验验证了该光阳极的优异性能及其在四环素废水处理中的潜在应用价值。
一、引言随着工业的发展，四环素类抗生素的广泛使用导致其在环境中的残留问题日益严重。
四环素具有难降解、易积累的特点，对生态环境和人类健康构成潜在威胁。
因此，研究有效降解四环素的方法具有重要意义。
过氧单硫酸盐作为一种强氧化剂，在环境治理中具有广泛应用。
而BiVO4基光阳极因其良好的光电性能和催化活性，在光电催化领域受到广泛关注。
本研究旨在设计优化BiVO4基光阳极，实现光电协同活化PMS降解四环素，为四环素废水的治理提供新的思路和方法。
二、BiVO4基光阳极的设计与制备1. 设计原理BiVO4基光阳极的设计主要基于其能带结构、光吸收性能和催化活性。
通过调整BiVO4的晶体结构、掺杂其他元素等方法，提高其光吸收能力和催化活性，从而实现对PMS的有效活化。
2. 制备方法本研究采用溶胶-凝胶法结合高温煅烧法制备BiVO4基光阳极。
通过控制实验参数，如煅烧温度、时间等，实现对光阳极结构的调控和性能的优化。
三、光电协同活化PMS降解四环素的机制1. 光阳极与PMS的相互作用BiVO4基光阳极在光照下产生光生电子和空穴，这些活性物种具有还原和氧化能力。
当PMS与光阳极接触时，光生电子可以与PMS发生还原反应，生成具有更强氧化能力的活性氧物种（如硫酸根自由基等）。
这些活性氧物种可以进一步与四环素发生反应，实现四环素的降解。
2. 光电协同效应在光照条件下，BiVO4基光阳极产生的光生电子和空穴不仅可以分别参与PMS的还原反应和水的氧化反应，还可以通过电场作用实现电子和空穴的快速分离和传输。
用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述
综述 (94 ~ 103)用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述俞立豪，邵卫卫（江苏澄信检验检测认证股份有限公司，江苏 江阴，214400）摘要：光电化学（PEC ）分解水制氢是一项有望取代化石燃料的绿色能源生产策略. 传统光电极由于其光生载流子的快速复合和缓慢的动力学会导致水分解性能不佳. 在电极材料中注入氧空位可调节光电极的电子和光学性质，从而有助于光电极中固有缺陷的形成. 已有研究表明，将氧空位引入光电极是增强其PEC 分解水性能的有效方法. 对于不同类型的半导体光电极材料，介绍了通过氢气还原、等离子体处理和过氧化氢处理引入氧空位的方法以及氧空位影响光电极PEC 性能的研究进展. 总结了基于新的表征技术对氧空位的深入理解和新的发现，并对光电极氧空位调节策略及应用研究进行了展望.关键词：光电化学；分解水制氢；光电极；氧空位中图分类号：O657. 1 文献标志码：A 文章编号：1006-3757（2024）02-0094-10DOI ：10.16495/j.1006-3757.2024.02.004Review of Oxygen Vacancy Regulation in Photoelectrodes forPhotoelectrochemical Water SplittingYU Lihao ， SHAO Weiwei（Jiangsu Chengxin Inspection , Testing and Certification Co. Ltd., Jiangyin 214400, Jiangsu China ）Abstract ：Photoelectrochemical (PEC) water splitting to produce hydrogen is a green energy production strategy that is expected to replace fossil fuels. Conventional photoelectrodes could lead to poor performance of water splitting due to their fast recombination and slow kinetics of photogenerated carriers. Injecting oxygen vacancies into the electrode materials can regulate the electronic and optical properties of the photoelectrodes, thus contributing to the formation of inherent defects in the photoelectrodes. It has been shown that introducing oxygen vacancies into photoelectrodes is an effective method to enhance the water splitting performance of PEC. For different types of semiconductor photoelectrode materials, the methods of introducing oxygen vacancies through hydrogen reduction, plasma treatment and hydrogen peroxide treatment, and the research progress of the effect of oxygen vacancies on the performance of photoelectrodes PEC were introduced. The in-depth understanding and new discoveries of oxygen vacancies based on new characterization techniques were summarized, and the strategies and applications of oxygen vacancies regulation in photoelectrodes were prospeced.Key words ：photoelectrochemical ；water splitting for hydrogen production ；photoelectrode ；oxygen vacancy近年来，快速增长的工业和不断增加的全球人口是造成能源短缺和环境污染的关键因素. 因此，为确保人类社会的长期和可持续发展，迫切需要开发环境友好和可再生的绿色能源和环境治理技术.氢气被认为是一种传统化石燃料很好的替代品，它可以通过烷烃的蒸汽重整和水分解等方式生产[1].然而，烷烃重整过程中会释放出一氧化碳（CO ）、二氧化碳（CO 2）等副产物，造成严重的空气污染. 此外，收稿日期：2023−12−20； 修订日期：2024−03−07.作者简介：俞立豪（1994−），男，硕士研究生，研究方向：光电化学分解水，E-mail ：******************.第 30 卷第 2 期分析测试技术与仪器Volume 30 Number 22024年3月ANALYSIS AND TESTING TECHNOLOGY AND INSTRUMENTS Mar. 2024烷烃重整需要高温高压才能获得更好的效率，这不符合绿色能源的策略. 由于地球上有丰富的水资源且水分解过程中不会产生其他污染物，因此分解水制氢是一项很有前景的策略.人类每年消耗约14 TW 的能源，其中85%来自传统的化石燃料. 然而，太阳每年可以向地球输送10 000 TW 能量，因此太阳能的有效利用将大大缓解能源危机. 太阳能向氢气的转化已通过以下途径成功实现：光催化（PC ）水分解、光电化学（PEC ）水分解和太阳能电池供电的电化学水分解[2]. 在各种现有技术中，基于半导体的光电催化技术具有巨大的潜力，它既能直接利用太阳能生产有价值的化学燃料（如氢燃料），又能降解有害污染物. 1972年，Fujishima 和Honda [3]首次发现TiO 2作为n 型半导体可以在短波长下（415 nm 以下）分解水. 从那时起，许多研究人员对半导体PC 水分解产生了兴趣. 低成本和低能耗（无需电力）是光催化的主要优点.图1（a ）显示了一步PC 水分解的原理. 在光照下，价带（VB ）的电子可以被激发到导带（CB ），而VB 会留下空穴，光激发的电子-空穴迅速分离并迁移到光电极表面进行氧化还原反应. 对于n 型半导体光阳极，光生空穴会积聚在半导体表面然后参与表面的氧化反应，而电子经过外部电路迁移到对电极上，参与还原反应. 相反，对于p 型半导体光阴极，光生电子积聚在半导体表面然后参与表面的还原反应.值得注意的是，半导体的带隙必须大于水分解的电势（1.23 V ），且半导体光阳极的VB 顶部应比析氧的电势更正，而光阴极的CB 底部应比析氢的电势更负，满足这样的条件才可进行分解水反应. 两步水分解是另一种机制[图1（b ）]，其有两种不同的半导体，并伴随氧化还原反应，其中一种催化剂通过水还原产生氢气，而另一种催化剂通过水氧化产生氧气.PEC 水分解机理与PC 水分解机理相似. PEC 水分解不仅需要太阳能，还需要偏压，如图1（c ）~（e ）所示. 在PEC 系统中，VB 的位置应该比水氧化的位置更正，以确保氧化反应，同时电子从外部电路迁0(a)(b)(−)(−)H +/H 2H +/H2H +/H 2H +/H 2H +/H 2O 2/H 2O VBCB CB CB CB VBVB VB VB PhotoanodeCounter electrodePhotocathodePhotocathodePhotocathodeCounter electrodePhotocatalyste −e −(c)(d)(e)h +Band gap (E g )2H +2H 2OO 2+4H +O 2/H 2OO 2/H 2OO 2/H 2OO 2/H 2O1.23 V 1.23 V 1.23 V H 2H +/H 2Ox/Red Ox/Red (1.23 V)(+)O 2/H 2O (0 V)h vh vh vh vh v h vh vCBCBVBH 2 evolution photocatalystO 2 evolution photocatalyst e−e −e −e −e −e −e −e −e −e −e −e −e −e −h +h +h +h +h +h+(+)+1.0+2.0P o t e n t i a l /V v s . N H E (p H 0)P o t e n t i a l /V v s . N H E (p H 0)+3.0图1 （a ）一步和（b ）两步光催化分解水的能量图，使用（c ）光阳极、（d ）光阴极和（e ）光阳极和光阴极串联连接的PEC 水分解[4]Fig. 1 Energy diagrams of (a) one-step and (b) two-step photocatalytic decomposition of water, PEC water decompositionusing (c) photoanode, (d) photocathode, and (e) photoanode and photocathode[4]第 2 期俞立豪，等：用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述95移到电极，在光阴极上发生还原反应. 或者，光阳极和光阴极可以串联连接，形成串联，类似于PC系统的两步水分解[4]. PEC分解水技术吸引了大量科研人员的关注，并在光阳极方面取得了卓越的成果. 例如，Zhao等[5]报道了在100 mW/cm2光照、1 mol/L KOH（pH=13.6）条件下，OEC/CTF/BaTiO3（OEC=oxyhydroxide oxygen evolution cocatalyst，CTF=covalent triazine framework）光阳极在1.23 V vs. RHE（Reversible Hydrogen Electrode, RHE）下显示出0.83 mA/cm2的最高光电流密度，与BaTiO3（0.14 mA/cm2）相比，提高了5.93倍，高于已报道的光阳极.类似地，Sun等[6]合成了BiVO4@NiFe-LDHs/Ru（NiFe-LDH=NiFe layered double hydroxide）光阳极，由于单原子Ru和NiFe-LDH的协同作用，在1.23 V vs. RHE条件下，BiVO4@NiFe-LDHs/Ru （4.65 mA/cm2）实现了比BiVO4（1.70 mA/cm2）高得多的光电流密度，其性能也优于大多数报道的基于BiVO4的光阳极.通常，光生载流子的快速复合和缓慢的动力学会导致PC水分解性能不良. 相比之下，PEC水分解具有更大优势，可以集成PC和电催化的特性，水分解过程可以通过光和偏压参数进行调控，且水分解产生的H2和O2可以同步分离和收集. 此外，PEC 水分解往往具有优于电催化和PC水分解的特性，因为它需要更低的过电势，可以选择各种半导体来制备光电极，包括金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和钙钛矿氧化物. TiO2（带隙为3.0~3.2 eV）、ZnO（带隙为3.37 eV）和SnO2（带隙为3.5 eV）等金属氧化物因价格低廉、储量丰富、无毒等特性而受到广泛研究[7]. 然而，大的带隙和载流子的快速复合仍然限制了金属氧化物的实际应用. 金属硫化物CdS和金属氮化物Ta3N5具有相对较窄的带隙，可以更好的吸收太阳光并快速产生光生空穴-电子分离和传输，但CdS在持久光照下会产生严重的光腐蚀. 在能带理论中，Ta3N5理论上可以自发地分解水，作为单一光电极，其具有~15%的最大太阳能-氢气转换效率. 但是，一方面Ta3N5较差的电子性能导致PEC过程中的耐久性较差. 另一方面，表面氧化引起的光降解会导致光电极性能急剧下降. 近年来，钙钛矿氧化物因其优异的稳定性和柔性带隙而出现在公众视野中，但其低电导率和不良缺陷成为关键问题.鉴于上述PEC的局限性，人们提出了多种策略：表面工程、异质结、元素掺杂. 表面工程可以提高反应物的吸附和活化能力，使表面的电子或空穴能够有效地参与还原或氧化反应. 异质结通常涉及两个半导体A和B. 半导体A的CB和VB能级高于半导体B的相应能级. 因此，光生电子会转移到半导体B，而光生空穴在光照射下在半导体A处迁移，导致电子-空穴对的空间分离. 在半导体中掺杂客体元素可以提高半导体的导电性，减少复合中心的数量，从而提高光生载流子的寿命和光电导性. 另外，可以通过注入氧空位来形成光电极中的固有缺陷，从而有助于调节其电子和光学性质. 通过处理原始TiO2，可以从TiO2基体中部去除晶格氧，从而产生氧空位（图2）. 由于氧空位的高活性，光电极具有非常低的光电流饱和电势，这表明电荷分离和传输非常有效. 实验和理论研究都表明，氧空位有利于从对电极提取光生电子，并有利于不同电荷状态下的结构弛豫[8].(a)(b)b ba ac c图2 （a）原始TiO2，（b）具有氧空位的TiO2模型[8]Fig. 2 Models of (a) original TiO2and (b) TiO2withoxygen vacancies[8]因半导体的种类丰富，形貌的不同将直接影响其对PEC分解水性能的影响. 一般来说，量子点、纳米线以及超薄纳米片是半导体常见的三种形貌，基于大量的研究成果，这篇综述旨在对不同维度半导体中氧空位调控的进展进行概述，其中包括半导体的合成制备及氧空位对半导体光电化学性能的影响，并对氧空位的新表征技术进行介绍.1 氧空位调控的进展1.1 零维材料中的氧空位广义上讲，量子点是一种常见的零维材料. 作为一种很有前途的光电材料，由于其生态友好、成本低、合成简单、化学惰性和上转换光致发光特性等优点，引起了人们的广泛关注. 量子点作为可见光增感剂可以显著提高可见光范围，从而直接提高96分析测试技术与仪器第 30 卷光电流密度. 最重要的是，量子点中的氧空位可以促进空穴转移，从而有效地降低水氧化反应的能量势垒，进一步改善光电极表面的电荷分离效率.使用氢气还原样品以获得氧空位是一种简单有效的策略. Co 3O 4作为一种非贵金属，其具有氧空位的量子点表现出高效的催化性能. Tong 等[9]通过简单的无表面活性剂方法合成了原始的Co 3O 4量子点（即P-Co 3O 4）， 然后将原始的Co 3O 4量子点置于5% H 2/95% N 2的混合气体气氛下. 将样品分别在170和200 ℃的温度下加热1 h ，以制备具有不同程度氧缺陷的Co 3O 4量子点（即Co 3O 4-170，Co 3O 4-200）. 为证实氧空位的存在并考察氧空位对催化性能的影响，使用高分辨率X 射线光电子能谱（XPS ）、电子顺磁共振谱（EPR ）等方法进行表征. 如图3（a ）所示，P-Co 3O 4和具有氧空位的Co 3O 4的Co2p XPS 谱图都显示如下特征峰：位于779.9 eV 和794.9 eV 的两个峰可归属于Co （III ），而位于781.6 eV 和797.8 eV 的两个峰可归属于Co （II ）. 此外，在氢还原处理后，Co （II ）的浓度显著高于P-Co 3O 4的浓度，因为在H 2气氛中形成了氧空位. 三种样品的O1s 谱图如图3（b ）所示，其中Co 3O 4-200的氧空位比例大于Co 3O 4-170和P-Co 3O 4，表明在Co 3O 4-200样品中形成了更丰富的氧空位. EPR 谱可以进一步研究半导体衬底中相关的氧空位信息. 如图3（c ）所示，P-Co 3O 4的信号在谱图上可以忽略，而其他两个样品显示出较强的EPR 信号，更重要的是，Co 3O 4-200显示出最高的强度. 这一结果与XPS 研究结果一致.以上就是氧空位形成的证明. 接下来讨论其性能，如图3（d ）所示，与Co 3O 4-170和P-Co 3O 4相比，Co 3O 4-200样品显示出最高的电导率，表明丰富的氧空位促进了催化剂界面中的电子转移，从而提高了样品的电导率.除了量子点，纳米颗粒也是常见的零维材料.Zhang 等[10]用类似氢气还原方法（即在300 ℃、3 2003 400805(a)(b)(c)(d)P-Co 3O 4Co 3O 4-170Co 3O 4-200Co 3O 4-170P-Co 3O 4Co 3O 4-200P-Co 3O 4Co 3O 4-200Co 3O 4-170P-Co 3O 4Co 3O 4-200Co 3O 4-170Co (Ⅲ)Co (Ⅱ)O1 s I n t e n s i t y /a .u .I n t e n s i t y /a .u .R e s i s t i v i t y /(105 Ω·m )R e s i s t i v i t y /(105 Ω·m )I n t e n s i t y /a .u .800795Binding energy/eVBinding energy/eV 7907857805281001.51.00.507550255315345373 600Magnetic field/mTTemperature/KTemperature/K3 8004 000280320360380400360400图3 Co 3O 4-200、Co 3O 4-170和P- Co 3O 4样品的（a ）Co2p 和（b ）O1s 的高分辨率XPS 谱图，（c ）Co 3O 4-170、Co 3O 4-200和P-Co 3O 4样品的EPR 谱图，（d ）Co 3O 4-200、Co 3O 4-170和P-Co 3O 4样品的温度相关电导率[9]Fig. 3 High resolution XPS spectra of (a) Co2p and (b) O1s of Co 3O 4-200, Co 3O 4 -170 and P- Co 3O 4 samples, (c) EPR spectraof Co 3O 4-170, Co 3O 4-200 and P-Co 3O 4 samples, (d) temperature dependent conductivity of Co 3O 4-200, Co 3O 4-170 andP- Co 3O 4 samples[9]第 2 期俞立豪，等：用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述9795% Ar 和5% H 2气体氛围下）处理BiFeO 3纳米颗粒，并获得了令人满意的结果. 其报道证明经不同高温时间处理的样品具有不同的性质. 首先，随着处理时间的增加，氧空位的数量增加，PEC 性能提高. 当达到峰值位置（处理时间30 min ）时，光电流是原始BiFeO 3的三倍以上. 随后，处理时间继续延长，导致过多的氧空位作为空穴-电子对的电荷湮灭中心，PEC 性能下降. Zhao 等[11]从Co 3O 4纳米颗粒中氧空位界面结构处形成的能量入手，证实作为助催化剂的高岭石（kaolinite ）表面丰富的羟基可以诱导金属氧化物中氧空位的形成. 他们选择NaBH 4作为还原剂来产生氧空位，在高温下处理样品，分别获得经NaBH 4还原的5%-Co 3O 4/kaolinite （即5%R-Co 3O 4/kaolinite ）和5%-Co 3O 4/kaolinite. 通过XPS 表征，5%R-Co 3O 4/kaolinite 样品中Co 2+/Co 3+的比例最高，而5%-Co 3O 4R/kaolinite 和5%-Co 3O 4/kaolinite （未处理样品）样品中Co 2+/Co 3+的比例近似相等. 这一结果不仅证实了还原剂NaBH 4可以产生氧空位的事实，而且还证明了高岭石可作为助催化剂参与反应. 可以看出，H 2和NaBH 4在高温下可以去除晶格氧并产生氧空位， 氧空位的数量和其他材料的助催化作用有待研究人员进一步探索.1.2 一维材料中的氧空位纳米线是常用的一维半导体. Wang 等[12]通过水热法在氟掺杂氧化锡（FTO ）玻璃基板上制备了金红石型TiO 2纳米线阵列，然后使用氢退火获得氢处理的金红石型TiO 2（即H: TiO 2）. 在不同的退火温度下，样品的颜色也不同，如图4（a ）所示，随着温度的升高，H: TiO 2从白色（未处理的样品）变为黄绿色（350 ℃），最后变为黑色（450 ℃或以上）. 为了研究氢处理对TiO 2 PEC 性能的影响，在光照下对原始TiO 2和H: TiO 2（400 ℃）进行了线性扫描[图4（b ）]，表明H: TiO 2（400 ℃）的光电流约为原始TiO 2的两倍. XPS 显示，氢处理后的样品中没有杂质掺杂，因0.7(b)(c)(d)0.60.50.4H: TiO 2H: TiO 2H: TiO 2 (350 ℃)TiO 2TiO 2Dark scansPotential (V) vs. Ag/AgCl0.30.20.10P h o t o c u r r e n t d e n s i t y /(m A /c m 2)−0.16.0 3.02.52.01.51.00.55.04.03.02.01.001/C 2/(1010 F −2 ·c m 4)1/C 2/(107 F −2 ·c m 4)0.70.60.50.40.30.20.1030020406080100350400450500550600650−0.8450500Wavelength/nmWavelength/nmTiO 2350 ℃350 ℃400 ℃400 ℃450 ℃450 ℃550600650I P C E /%I P C E /%−0.6−0.4−0.200.20.40.6Potential (V) vs. Ag/AgCl−0.9−1.0−0.8−0.7−0.5−0.6Potential (V) vs. Ag/AgCl−0.9−1.0−0.8−0.7−0.5−0.6图4 （a ）不同温度下在氢气中退火的原始TiO 2和H: TiO 2纳米线的照片，（b ）在400 ℃氢气中退火的原始TiO 2和H:TiO 2纳米管阵列收集线性扫描，（c ）原始TiO 2和在350 ℃退火的H:TiO 2纳米线的Mott-Schottky 图，（d ）在350、400和450 ℃下制备的原始TiO 2和H:TiO 2纳米线的IPCE 光谱[12]Fig. 4 (a) Photos of original TiO 2 and H: TiO 2 nanowires annealed in hydrogen at different temperatures, (b) collect linear scans of original TiO 2 and H: TiO 2 nanotube arrays annealed in hydrogen at 400 ℃, (c) Mott-Schottky plots of original TiO 2and H: TiO 2 nanowires annealed at 350 ℃, (d) IPCE spectra of original TiO 2 and H: TiO 2 nanowires prepared at 350, 400and 450 ℃[12]98分析测试技术与仪器第 30 卷此可以推断H: TiO2中氧空位的形成. TiO2作为n型半导体，所有样品在Mott-Schottky图中都具有正斜率[图4（c）]. 重要地是，与TiO2相比，H: TiO2纳米线样品显示出明显更小的Mott-Schottky图斜率，表明供体密度增加. 此外，供体密度随着氢处理温度的升高而增加. 为了找出产生氧空位的最佳温度，除了测量光电流外，还使用入射光子-电流转换效率（IPCE）来表征光阳极，因为它显示出更好的光转换效率. IPCE值通过下式计算[13]：其中I是特定波长下测量的光电流密度，λ是入射光的波长，J light是特定波长下测量的辐照度.如图4（d）所示，所有H: TiO2的效率远高于原始TiO2的效率，并且350 ℃退火制得的H: TiO2的IPCE 在300~370 nm 时超过95%，表明样品在300~370 nm具有高PEC活性. 然而，由于金红石TiO2的带隙为3.0 eV，IPCE值在370~420 nm迅速降低，表明其在可见区域中几乎没有响应. 总之，Wang的工作已经证明，氢处理可以产生氧空位，从而显著提高TiO2材料作为PEC水分解光阳极的性能.2019年，Li等[14]报道到N掺杂的碳量子点可以稳定TiO2纳米线的氧空位，并提高可见光区域的PEC性能. 通过光电流测试，具有氧空位的N掺杂的碳量子点TiO2纳米线阵列（NCDs/TiO2-NA-Vo，N-doped carbon dots/Vo-rich TiO2nanowire array，其中Vo= oxygen vacancies）光电极表现出的光电流密度是具有氧空位TiO2纳米线阵列（TiO2-NA-Vo）、N掺杂碳量子点TiO2纳米线阵列（NCDs/TiO2-NA）以及TiO2纳米线阵列（TiO2-NA）的1.5倍、2倍和3倍以上. 碳量子点（CQDs）由于其独特的上转换发光能力（近红外光上转换为可见光），不仅可以提高太阳能的吸收和转换能力，还可以减小原始TiO2的带隙. 在光照射（波长>420 nm）下，NCDs/TiO2-NA-Vo光电极表现出比其他光电极高得多的IPCE.NCDs/TiO2-NA-Vo的优异性能还包括电化学阻抗谱和稳态光致发光光谱，证明了有效的电子-空穴分离效率. 总之，元素的掺杂和氧空位的产生对半导体催化剂具有协同作用，共同提高了PEC的活性.同样，基于协同效应，Yin等[15]使用具有氧空位的双金属硫化物来提高水分解性能. 该团队首先在氮气气氛中煅烧NiCo2O4纳米线（即NiCo2O4 NWs）和硫粉，获得了具有氧空位的目标产物NiS2/CoS2界面多孔纳米线（即NiS2/CoS2-O NWs）. 经线性扫描伏安法研究表明，在相同电压下，电流密度NiS2/CoS2-O NWs> NiS2/CoS2-NWs>NiCo2O4NWs，明显地，氧空位的捕获电子和双金属硫化物的多孔和高活性位点特性共同提高了催化性能.传统的还原方法可以使大多数金属氧化物或硫化物产生氧空位，但ZnO除外. Duan等[16]首次报道了通过电化学还原处理ZnO纳米线. 由于ZnO 的光捕获能力差以及FTO与还原剂之间的不良反应导致电极电导率急剧下降，因此，一般的化学还原方法无法获得像TiO2这样良好的氧空位靶. 电化学还原方法是在标准的三电极体系下，用恒定电压还原ZnO纳米线以获得氧空位. 结果表明，具有氧空位的ZnO在紫外区域的吸收波长略有红移，这可能与氧空位的浓度有关.除了传统的氢还原方法外，本节还报道了基于一维特殊材料的特殊电化学还原方法产生氧空位的情况. 氧空位本身在半导体中起着一定的作用，为了进一步提高PEC的性能，可以采用掺杂或多孔结构设计.1.3 二维材料中的氧空位二维纳米片为PEC性能增强提供了独特的平台，其二维结构可产生大量的活性位点并减少少数载流子扩散路径长度[17]. 由于二维纳米片超薄的结构，使其具有高载流子迁移率和高光吸收效率，增加了载流子收集和界面氧化还原反应的表面积（增加活性位点的数量），调整了电子的性质（改变催化剂的表面性质）从而获得强光催化活性. 例如赤铁矿具有带隙较窄（2.2 eV）和储量丰富的优点. 如前所述，用氢气在高温下退火的样品可以获得丰富的氧空位，但高温需要更多的能量. Zhu等[18]报道了通过空气等离子体方法在超薄α-Fe2O3纳米片中产生了氧空位的策略. 相对低功率的等离子体处理可以在不改变形貌的情况下使赤铁矿纳米片的表面被活化. 在报告中，使用两种等离子体功率对所制备的赤铁矿纳米片（as-prepared）进行处理，分别为中等功率（PM，10.5 W）和高功率（PH，18 W）. 结果表明与原始赤铁矿纳米片的形貌相比，经PM和PH等离子体处理后的样品没有显示出明显的变化. Mott-Schottky测量用于研究等离子体处理的效果，如图5（a）所示，从图中可以看出，PH样品的IPCE 值在350 nm处达到最大，约为15.6%，高于PM和第 2 期俞立豪，等：用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述99原始样品的值（PM=12%，As-prepared =1.43%，在350 nm 处）. 观察到的增强的IPCE 值可归因于等离子体处理在样品中引入的高密度氧空位. 除此之外，还通过光辅助电沉积技术在PH 样品表面进行Co-Pi 沉积（Co-Pi/PH ），并采用线性扫描伏安法（LSV ）测试原始赤铁矿纳米片、PM 、PH 、Co-Pi/PH 样品的光电流，结果如图5（b ）所示. 显然，与原始纳米片样品相比，等离子体处理的样品具有更高的光电流，尤其是经电沉积的Co-Pi/PH 样品. Co-Pi 是与赤铁矿结合使用的助催化剂之一，具有最高的吸收系数.值得注意地是，Co-Pi/PH 使起始电位急剧向负值移动，表明大多数入射光到达赤铁矿层可以增强活性.因此，助催化剂和通过等离子体处理引入的氧空位对半导体性能起到协同作用. 图5（c ）~（e ）分别提供了原始赤铁矿纳米片、PM 、PH 样品O1s 峰的信息，529.9 eV （O1s ）处的主峰是由氧原子和金属结合形成的，532 eV 左右的肩峰则是由具有低氧配位的缺陷（即氧空位）引起的，且不同样品存在差异. 与主氧化物峰相比，原始赤铁矿纳米片、PM 和PH 样品的肩峰强度逐步增加. 这些结果表明，经等离子体处理后的氧空位确实被引入到赤铁矿纳米片中，并且氧空位的密度随着功率的增加而增加. 与空气等离子体处理类似，Liu 等[19]首次报道了采用水等离子体处理剥离CoFe 层状双氢氧化物（LDHs ）纳米片并产生氧空位的方法. LDHs 具有较高的催化活性，但由于层状堆叠结构限制了活性位点的暴露，因此需要对其进行剥离以暴露更多的活性位点. 与传统剥离方法相比，使用水等离子体法剥离的效率更高.等离子体可以部分蚀刻层之间的阴离子以剥离纳米片，并腐蚀金属氢氧化物层以产生氧空位和更多的活性位点.此外，Liu 等[20]报道了用H 2O 2处理板状WO 3薄膜，获得表面氧空位的方法. 此方法具有低温处理的优点. 在WO 3表面上形成的氧空位显示出比原始WO 3片更高的PEC 性能. 在H 2O 2处理之前，原始样品在EPR 中没有信号，但经H 2O 2处理后的样品在测试中具有非常强的信号，因此可以推断形成氧空位的可能性. 然后，采用XPS 进一步表征了经不同H 2O 2处理时间的板状WO 3薄膜（分别经H 2O 2处理0、10、30、60、90 min ）的O1s 和W4f. 在XPS4.5(a)(b)(c) As-prepared(d) PM(e) PH4.03.53.02.52.01.50.43504004505005500.50.60.70.80.9 1.0Potential (V vs. RHE)J /(m A /c m 2)1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6536536536534534534532532532530Binding energy/eVBinding energy/eVBinding energy/eV530530528O 1sO 1sO 1s532.1 eV oxygen vacancyAs-prepared PM PHCo-Pi/PHAs-prepared PM PH@1.23 V vs. RHE5285285265265261.00.516141210864I P C E /%20Wavelength/nmI n t e n s i t y /a .u .I n t e n s i t y /a .u .I n t e n s i t y /a .u .图5 制备的、PM 和PH 赤铁矿纳米片样品的（a ）Mott-Schottky 图，（b ）J-E 曲线，（c ）~（e ）O1s 峰[18]Fig. 5 (a) Mott-Schottky plots, (b) J-E curves , (c) ~ (e) O1s peaks of as-prepared, PM and PH hematitenanoflakes samples[18]100分析测试技术与仪器第 30 卷的O1s 谱图中，有两个主峰：晶格氧（O L ）和吸附氧（O A ）. 随着H 2O 2处理时间的增加，O L /O A 拟合峰面积的比值逐渐减小，这可能是由于维持电荷平衡而吸附在缺氧区的氧离子或表面产生的羟基引起的，进一步证明了氧空位的存在. XPS 的W4f 谱图显示了类似的结果：经H 2O 2处理的WO 3的W4f 峰分别归因于W 6+和W 5+. W 5+/W 6+拟合峰面积的比值随处理时间的增加而增加，这表明越来越多的W 6+被氧空位还原. 经H 2O 2处理的WO 3的伏安法测试结果显示，其具有最大光电流密度（处理60 min ）. 氧空位可以作为半导体的施主能级，但过多的氧空位会成为电子-空穴对的复合中心，这会带来副作用.IPCE 的结果表明，所有经H 2O 2处理的样品效率都高于原始WO 3. 但曲线中没有明显的红/蓝位移，这表明氧空位的存在可能不会扩展可见光区域，或者这种位移与氧空位的浓度有关.二维材料主要是纳米片或层状形态. 等离子体处理对层状薄片的阴离子剥离具有高效性. 同时，H 2O 2作为一种清洁还原剂，在低温下产生氧空位方面具有独特的优势.2 氧空位的新表征技术近年来，基于同步辐射的X 射线吸收光谱（XAS ）已成为光电化学领域中一种更强大、更有效的工具，并对氧空位有了更深入的了解和新的发现.He 等[21]从Co 3O 4开始，分别用25 和50 keV 的氩离子辐射处理Co 3O 4，得到含氧空位的Co 3O 4（Co 3O 4-Ov ）和多相CoO/Co 3O 4. 除了前面提到的XPS 和ESR （EPR ）之外，还使用X 射线吸收近边结构（XANES ）和扩展X 射线吸收精细结构（EXAFS ）谱来进一步表征试验样品，收集了Co K-edge 的EXAFS 光谱，在Co 3O 4样品中测量到的Co 原子和相邻O 原子之间的键长为191 pm ，同时在CoO/Co 3O 4和Co 3O 4-Ov 样品中也发现了相同的键长. 此外，测得的208 pm 键长被认为是从CoO/Co 3O 4样品中获得的Co-O 键. 从配位数可以看出氧空位的存在. 与Co 3O 4相比，Co 3O 4-Ov 的Co-O 配位数为4.6，小于Co 3O 4样品的配位数为5. 电子结构是材料的重要参数. 因此，XANES 光谱也被用于研究电子结构，以进一步研究氧空位. 在大约780 和795 eV 处的XANES 峰分别被称为L3和L2峰，其响应电子从2p 3/2和2p 1/2跃迁到3d 轨道. 此外，Co 价态的降低是由于CoO/Co 3O 4和Co 3O 4-Ov 的Co-L 光谱中Co-L 边缘向较低光能的负转移. 理论计算还表明，CoO/Co 3O 4和Co 3O 4-Ov 的Co 2+/Co 3+比分别为1.4和1.3，高于Co 3O 4. 通过EXAFS 和XANES 两种表征方法，以及三种样品之间的比较，可以更准确地确认氧空位，并探索不同氩离子辐射对样品的影响.通过使用一种新的同步照明X 射线光电子能谱（SI-XPS ）技术，Zhang 等[22]发现表面上的氧空位（surf-Vos ）与水分子有很强的结合，并捕获氧原子，以实现表面晶格氧的各向异性自修复. 此外，由于富集的电子位于低配位的Ti 位点，幸存的亚表面Vos （sub-Vos ）促进了从Ti 到O 原子的电荷激发.具有氧空位的TiO 2（Vo-TiO 2）的SI-XPS 结果显示，Vos 和Ti 3+分别在O1s 和Ti2p 区域出现明显的峰.当Vo-TiO 2与水分子接触时，氧空位峰和Ti 3+峰急剧下降，水（~533.3 eV ）和OH （~532.1 eV ）峰开始出现，表明氧空位的消失和Ti-O 键的复合. 此外，它们的峰值位置向高结合能移动. 在SI-XPS 光谱中可以检测到微弱的Ti 3+峰. 可以推断，样品吸水后的表面下存在一些氧空位. 在光照下，水峰消失，OH 峰增加，这意味着水开始分解为OH. 同时，还可以观察到峰位置向低结合能移动，这表明电子从水分子转移到TiO 2. 这些结果表明，TiO 2与水接触后，表面氧空位会自我修复，而sub-Vos 可能是析氢的活性位点. 为了进一步探索不同氧空位对TiO 2的影响，计算了氢解吸的吉布斯自由能（ΔG ）. 在氢解吸过程中，sub-Vos 的ΔG 为-0.09 eV ，而surf-Vos 的能垒要求为0.30 eV ，表明质子解吸能力sub-Vos 优于surf-Vos. 同时，原始TiO 2的氢解吸过程的ΔG 为1.95eV. 显然，SI-XPS 表征和理论计算的结果表明，sub-Vos 是水分解析氢的活性位点.3 总结与展望总之，用于PEC 水分解的材料应该是低成本和有效的半导体光电极. 一般来说，过渡金属是合适的选择. 这篇综述从材料维度的角度总结了一些常见的半导体光电极材料引入氧空位的方法，并解释了氧空位的存在及其对提高PEC 性能的重要作用.与半导体选择的标准类似，需要一些好的策略来产生氧空位. 氢气的高温还原因简单性和清洁性吸引了研究人员关注. 但由于其高温的限制，研究人员第 2 期俞立豪，等：用于光电化学水分解的光电极氧空位调节综述101。
基于非均相光催化反应体系的光催化降解有机污染物
基于非均相光催化反应体系的光催化降解有机污染物近年来，环境污染问题日益突出，有机污染物的排放对大气、水体和土壤造成了严重的污染。
为了解决这一问题，科学家们逐渐将目光投向了光催化技术，其中基于非均相光催化反应体系的光催化降解有机污染物成为研究的热点。
光催化是指在光照下利用光敏催化剂将光能转化为化学能，从而促进催化反应的过程。
它具有无毒、无副产物、高效能的特点，被认为是一种环保、可持续发展的新型技术。
基于非均相光催化反应体系的光催化降解有机污染物，主要通过光敏催化剂吸收光能，产生电子空穴对，并将这些电子空穴对应用于有机污染物降解过程。
非均相光催化反应的光敏催化剂通常以固体形式存在，与有机污染物形成界面反应，并通过活性氧自由基的生成将有机污染物分解。
例如，二氧化钛（TiO2）是一种常用的光敏催化剂，它具有良好的化学稳定性和光稳定性，能够吸收大部分紫外光，并产生高效的电子空穴对。
当有机污染物与二氧化钛接触时，有机污染物的分子键会被电子空穴对氧化断裂，从而使有机污染物逐渐降解。
此外，光催化反应体系还可以引入其他协同催化反应来提高有机污染物降解效率。
例如，可以通过添加氧化剂如过硫酸铵（NH4HSO4）或过硫酸钠（Na2S2O8）来促进非均相光催化反应体系中的电荷分离过程，增强有机污染物的降解效果。
非均相光催化反应体系的优点还包括其对废水中有机污染物的广泛适用性和高效性。
因为它不受有机污染物种类和浓度的限制，对不同类型的有机污染物均具有较好的降解效果。
此外，非均相光催化反应体系不需要添加额外的化学试剂，减少了二次污染的风险。
然而，非均相光催化反应体系也存在一些挑战和限制。
首先，由于非均相光催化反应体系基于光能的利用，因此其效果受到光照强度和光照时间的影响。
在天然光照条件下，效果较差，需要补充人工光源以提供足够的光能。
其次，非均相光催化反应体系对光敏催化剂的选择和光敏催化剂与有机污染物的接触效率也有一定的要求，需要进一步研究和优化。
紫外光-纳米 TiO 2催化絮凝净化高浓度有机废水
紫外光-纳米 TiO 2催化絮凝净化高浓度有机废水陈明功;倪源满;颜凌燕;万亚丽;范旭;侯贵华【摘要】高浓度有机废水传统处理方法是先用大量清水稀释再生化降解，处理流程较长，消耗水资源。
以含高浓度苯甲酸有机废水为实验对象，研究了光照时间、絮凝剂用量、废水初始pH值、双氧水投加量、曝入空气量、TiO2用量等因素对COD脱除率的影响规律。
实验发现最佳工艺条件为光照时间8 h、絮凝剂用量2％（ g/g）、废水初始pH值为8、H2 O2投加量2．5％（ mL/mL）、曝入空气量2 L/min、TiO2用量3％（mL/mL），COD最大降解率达到69．76％，该研究为高浓度有机废水净化治理提供了理论依据。
%In traditional method of treatment , high concentration organic wastewater ( HCOW) is diluted by plenty of fresh water firstly and then decomposed by biochemicalreaction .By the method waterwaste treatment has a long process and consumes much water resources .The effect of time , initial pH value , the amount of flocculant , H2 O2 , air, and TiO2 on COD removal rate from the wastewater of containing benzoic acid was investigated .The results showed that the optimal conditions are:illumination time is 8 h, initial pH value is 8, and the amount of flocculant, H2O2, air, TiO2 is 2%(g/g),2.5%(mL/mL), 2 L/min, 3%(mL/mL), respectively.Under the conditions the maximum COD degradation rate of the HCOW reached 69 .76%.The research provides a basic theory and technology for HCOW treatment .【期刊名称】《安徽理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P7-10)【关键词】纳米TiO2;紫外光;絮凝剂;高浓度有机废水【作者】陈明功;倪源满;颜凌燕;万亚丽;范旭;侯贵华【作者单位】安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南,232001;安徽理工大学化学工程学院,安徽淮南,232001;盐城工学院江苏省新型环保重点实验室,江苏盐城,224051【正文语种】中文【中图分类】X52高浓度有机废水(如制药厂废水)特点是有机物浓度高(COD一般在20 000左右)、存在时间长、迁移范围广，处理难度大，不能直接排放到综合污水处理厂[1-4];传统处理方法先用大量清水稀释再排入综合污水处理厂，不仅消耗了水资源，也增加污水厂负荷[5-9]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重庆大学硕士学位论文
重复利用一次罗丹明 B 脱色率降至 76.61%，脱色时间为 2h，这主要归因于 TC 中 TiO2 的脱落； ③暗室 TC/PMS 反应体系中，引入紫外光照射后 TiO2 的光催化活性得到充分 的利用，罗丹明 B 脱色率增加 12.09%；反应初始 pH 在 2-9 范围内，罗丹明 B 的 脱色率均能达到 75%以上，但过碱性条件下，脱色率显著下降；PMS 初始浓度是 影响 SO4−•产生的关键因素，适量增加 PMS 浓度有利于提高 RhB 的脱色率。TC 催化剂和 RhB 的最佳浓度分别为 0.5g/L 和 50mg/L，过高的催化剂投加量和 RhB 初始浓度均不利于污染物的降解； ④在紫外光（λ=253.7nm）的照射下，pH=3.57，TiO2-Co3O4 活化 PMS 降解 RhB 的反应总级数为 3.013，表观动力学方程为 V=4.5× 10-5× P0.924× A1.565× B0.524，其 中 PMS 浓度对反应速率影响最大。 论文的创新与学术价值在于： ①创新性地制备 TiO2-Co3O4 复合催化剂，将 TiO2 不完全覆盖在 Co3O4 表面， TiO2 的表面羟基有效增强催化剂的催化活性，同时控制 TiO2 的含量，保证 Co3O4 的催化活性被充分利用； 关键词：Co3O4，复合催化剂，PMS，罗丹明 B，氧化降解s research subject, sponsored by CDJRC (10210002), is part of a major creative research subject (10210005) of CDJZR. Cobalt/peroxymonosulfate (Co/PMS) is a transition metal-mediated decomposition of peroxide system established on Fenton oxidation process. It is one of most extensively researched advanced oxidation technology recently, which can degrade various organic pollutants effectively. The cobalt species dissolved in water from heterogeneous Co/PMS are lower then homogeneous Co/PMS, which are harmful to the environment. Cobaltosic oxide the most frequently used catalyst in heterogeneous Co/PMS, and it has a wide range of applications. Composite metal oxides always has higher catalytic activity than single metal oxide. the titanium dioxide-cobaltosic oxide composite catalyst was synthesized by solution impregnation-high temperature calcination method in this paper, which has an experimental research of degradation of dye water in heterogeneous activation of peroxymonosulfate by titanium dioxide-cobaltosic oxide composite catalyst under UV radiation with Rhodamine B as target pollutant. Three aspects have been studied in this paper: ⑴cobaltosic oxide and titanium dioxide-cobaltosic oxide composite catalyst were synthesized by hydrothermal and solution impregnation-high temperature calcination method respectively. The activity of composite catalyst was evaluated and the catalyst was characterized by X-ray power diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) ，EDS and BET methods. ⑵ The characteristics of decolorization were studied by single factor experiments, and the mechanism of UV/TiO2-Co3O4/PMS system was preliminary studied by different systems. ⑶The Dynamic Behavior of Rhodamine B in oxidation degradation was studied under UV/TiO2-Co3O4/PMS system. The following results were achieved in this paper based on former experiment research： ①The catalyst with Ti:Co(molar ratio)=1:3 at calcinations temperature 400℃ for 2 hours has the highest catalytic activity with favorable sedimentation, referred to TC. TC composite catalyst could be used repeatly ,which with high crtstallinity. However, Ti and Co could be flowed off in a certain extent. ② The degradation of Rhodamine B in different systems showed that SO4−• from peroxymonosulfate actived by TiO2-Co3O4 played a major role in decoloration of Rhodamine B. The presence of TiO2 increased the content of surface hydroxyl oxygen, which favored the formation of CoOH+ complexes, then decolorization rate could reach
A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Master’s Degree of Engineering
By Li Yanqun Supervised by Ass. Prof. Li Hong Specialty: Environmental Engineering
光助非均相 TiO2-Co3O4 复合催化剂活化 PMS 降解染料废水的研究
重庆大学硕士学位论文
(学术学位)
学生姓名：李燕群 指导教师：李 专 宏 副教授
业：环境工程 学
学科门类：工
重庆大学城市建设与环境工程学院
二 O 一四年五月
Study on Photocatalytic Oxidation of Dye Wastewater Using TiO2-Co3O4 Catalyzed Peroxymonosulfate System
College of Urban Construction and Environmental Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May, 2014
中文摘要
摘
要
本研究课题为中央高校基本科研业务费科研专项自然科学类项目（ CDJZR10 210005）的部分研究内容，并受重庆大学高层次人才科研启动基金项目（ CDJRC 10210002）资助。 Co/PMS 是依据 Fenton 法研究思路建立起来的一种“过渡金属+过氧化物”体 系，是目前研究最为广泛的 SO4−•高级氧化技术之一，能高效处理各种难降解有机 污染物。 均相 Co/PMS 体系中投加的钴离子进入水体对环境有害， 而非均相 Co/PMS 体系能减少溶入水体中的钴，降低对环境的危害。然而，相比均相 Co/PMS 体系， 非均相体系催化活性在一定程度上受到限制， 因此提高催化活性是非均相 Co/PMS 的研究重点。Co3O4 是非均相 Co/PMS 体系中最为常用的催化剂，具有广泛的应用 前景。 将两种或多种金属氧化物复合是一种常用的改善催化剂活性的方式，本论文 采用溶液浸渍-高温焙烧法合成了 TiO2-Co3O4 复合催化剂，以罗丹明 B（RhB）为 目标污染物，在紫外光的照射下，对 UV/TiO2-Co3O4/PMS 处理染料废水进行试验 研究，主要研究内容包括：⑴分别采用水热法和溶液浸渍-高温焙烧法制备 Co3O4 及 TiO2-Co3O4 复合催化剂，评价催化剂的活性，并采用 XRD、IR、SEM、EDS、 BET 对复合催化剂进行表征分析；⑵通过比较不同反应体系对 RhB 的处理效果， 研究了 TiO2-Co3O4 的催化活性， 并开展 UV/TiO2-Co3O4/PMS 处理 RhB 染料废水单 因素试验研究；⑶开展 UV/TiO2-Co3O4/PMS 处理 RhB 染料废水表观动力学行为研 究。 通过上述实验研究和理论分析，获得了如下研究成果： ①在 400℃焙烧 2h 所制备的 Ti:Co 原子比为 1:3 的 TiO2-Co3O4 复合催化剂活 性最好（简称 TC） ，且具有良好的沉降性能。从物相和晶型来看，制备的复合催 化剂能保持良好的结晶度，具有可重复利用性，但在反应过程中，Ti 和 Co 有一定 的流失； ②不同反应体系氧化降解 RhB 的研究表明， UV/TC/PMS 反应体系的氧化性主 要来源于 TC 活化 PMS 产生的 SO4−•，复合催化剂中 TiO2 丰富的表面羟基促进了 CoOH+产生，RhB 在 5min 内脱色率达 80%以上。催化剂/PMS/RhB 体系在紫外光 的照射下，TC 复合催化剂与同质量的 Co3O4 催化剂相比，体系催化氧化能力提高 11.1%，且催化活性得到显著提升，T=5min 脱色率达 80.58%；比较等量 TC 复合 催化剂和 Co3O4 与 TiO2 的混合催化剂体系，前者催化降解能力无明显优势，但催 化活性提升显著， 脱色时间明显缩短。然而，TC 复合催化剂的循环使用性能有限，