光催化国际会议

光催化国际会议（精选8篇）

光催化国际会议 第1篇

新型负载型光催化剂的制备及其光催化活性研究

以硝酸钙和磷酸为原料,采用均匀沉淀法制备了羟基磷灰石(HAP);以HAP为载体,采用浸渍-提拉法制得负载型光催化剂TiO2/HAP,并用其对酸性媒介红B进行光催化氧化实验;探讨了HAP煅烧温度和TiO2负载量对TiO2/HAP光催化活性的影响,并利用XRD、FT-IR和TEM对载体及TiO2/HAP催化剂进行了表征.实验结果表明,煅烧温度、TiO2负载量对HAP吸附性能及催化活性有较大的影响;TiO2/HAP的`催化活性明显优于TiO2/玻片的催化活性.

作 者：王奎 钱晓良 方彩霞 刘石明 Wang Kui Qian Xiaoliang Fang Caixia Liu Shiming  作者单位：王奎,Wang Kui(中山市环境保护科学研究所,广东,中山,528400)

钱晓良,方彩霞,刘石明,Qian Xiaoliang,Fang Caixia,Liu Shiming(华中科技大学,环境科学与工程学院,湖北,武汉,430074)

刊 名：化工环保  ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL PROTECTION OF CHEMICAL INDUSTRY 年，卷(期)： 25(3) 分类号：X703.5 关键词：羟基磷灰石   负载型光催化剂   酸性媒介红B   废水处理  

光催化国际会议 第2篇

目前，人类使用的主要能源有石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年。中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源: 水电、风能、太阳能、氢能和生物质。

太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所需能源的一万倍以上。直接利用太阳能来解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。

光催化就是利用太阳能的一种新技术。它不仅可以直接分解水、环境中的有毒有害物质，还可以直接将太阳能转化为电能与化学能(如氢能)等清洁能源。对于从根本上解决环境污染和能源短缺等问题具有重要意义。下面，从光催化材料的几个方面来简述其研究概况。

一、光催化材料的基本原理

半导体光催化材料大多是n型半导体材料，都具有区别于金属或绝缘物 质的特别的能带结构，即在价带和导带之间存在一个禁带。当光子能量高于半导体吸收阈值的光照射半导体时,半导体的价带电子发生带间跃迁,即从价带跃迁到导带,从而产生光生电子和空穴。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子,而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性,能将绝大多数的有机物氧化至最终产物CO2和H2O,甚至对一些无机物也能彻底分解。

以TiO2为例，揭示了其晶体结构、表面羟基自由基以及氧缺陷对量子效率的影响机制；采用元素掺杂、复合半导体以及光敏化等手段拓展其光催化活性至可见光响应范围；通过在其表面沉积贵金属纳米颗粒可以提高电子一空穴对的分离效率，提高其光催化活性。以TiO2为载体的光催化技术已成功应用于废水处理、空气净化、自清洁表面、染料敏化太阳电池以及抗菌等多个领域。

二、高效光催化材料必须满足的条件

（1）半导体适当的导带和价带位置，在净化污染物应用中价带电位必须有足够的氧化性能，在光解水应用中，电位必须满足产H2和产O2的要求。（2）高效的电子-空穴分离能力，降低它们的复合几率。

（3）可见光响应特性：低于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，如何利用可见光乃至红外光能量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。常规anatase-type TiO2 只能在紫外光响应，虽然通过搀杂改性，其吸收边得以红移，但效果还不够理想。因此，开发可见光响应的高效光催化材料是该领域的研究热点。

三、提高光催化材料性能的途径

（1）颗粒微细纳米化：降低光生电子-空穴从体内到表面的传输距离，相应的，它们被复合的几率也大大降低。

（2）过渡金属掺杂和非金属掺杂 ：金属：掺杂后形成的杂质能级可以成为光生载流体的捕获阱，延长载流子的寿命。非金属：TiO2中N，S，C，P，卤族元素等。

（3）半导体复合：利用异种半导体之间的能带结构不同，复合后，如光生电子从A粉末表面输出，而空穴从B表面导出。也即电子和空穴得到有效分离。（4）表面负载：将半导体纳米粒子固定技术在不同的载体上（多孔玻璃、硅石、分子筛等）制备分子或团簇尺寸的光催化剂。

（5）表面光敏：利用具有较高重态的具有可见光吸收的有机物，在可见光激发下，电子从有机物转移到半导体粉末的导带上。该种方法不具有实用性，一方面，有机物的稳定性值得质疑；另一考虑的是经济因素。

（6）贵金属沉积：贵金属有Pt, Au, Pd, Rh, Ni, Cu, Ag等。

（7）外场耦合：热场，电场，磁场，微波场，超声波场。目前，研究较多的 是电场效应。其他场的研究也不少见，效果一般，更多的是从工艺层次来说明效果，所谓理论的东西不多。

四、光催化材料的开发现状

目前国内外光催材料的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。光催化研究的关键问题之一是发展能够在太阳光下高效工作的稳定、低成本半导体光催化材料。为了与传统的TiO2，SrTiO3等仅具有紫外光响应的光催化材料相区别，人们称具有可见光响应的光催化材料为新型光催化材料。新型光催化材料开发方法主要集中在以下两个方面：一是对紫外光响应型宽带隙光催化材料的改性使其获得可见光响应；另一方面是通过材料设计的方法设计和开发可见光响应型光催化材料。拓展紫外光响应型半导体的光响应至可见光区的方法主要集中在元素掺杂改性、半导体复合与光敏化等方面。另外，通过材料设计的方法，从晶体结构、能带结构设计出发，采用理论设计与实验相结合的方法也可以获得具有可见光响应的光催化材料。

（一）传统光催化材料改造

1、掺杂改性：元素掺杂可以通过轨道杂化有效地改变半导体的导价带位置。半导体光催化材料掺杂改性主要有3种方式：调控导带位的阴离子掺杂、调控价带位的阳离子掺杂以及共掺杂。阴离子掺杂主要采用B，c，N，S和P等非金属元素的P轨道和氧化物半导体中的O：P轨道杂化提高其导带位置，从而使一些宽带隙半导体具有可见光响应；阳离子掺杂则多采用cr，Nj，Fe，V等具有3d电子轨道的过渡族金属在宽带隙氧化物半导体的带隙中插入一个能带使其获得可见光响应；上述两种掺杂方式一般遵循原子比例平衡原则。共掺杂则在遵循原子比例平衡条件下兼顾化合价态平衡，以阴、阳离子共掺同时调整半导体的导、价带位置，改变能带结构，改善光催化活性。对传统光催化材料的掺杂改性主要以TiO2为代表。

2、复合半导体：复合半导体光催化材料目前主要有两大类：固溶体和异质结。利用两种半导体形成固溶体，其性质随各个组元在固溶体中所占百分比而变化，可以实现对半导体带隙的连续可调，因而固溶体半导体光催化材料近年来得到了广泛发展。固溶体光催化材料按照能带调控可以归为三类：导带连续调控、价带连续调控以及双带同时调控。

（二）新型光催化材料的开发

目前，新型光催材料设计方法主要以量子化学计算方法为主。借助于理论计算可以清晰地了解半导体光催化材料电子结构、能带信息以及光催化反应影响因素。利用这一方法已成功地研究了元素掺杂、取代对光催化材料性能影响的物理机制，并由此设计出一批新型光催化材料。最近几十年，光催化材料种类得到了极大的丰富，大致可以归为以下几类：氧化物半导体、氮氧化物半导体、硫化物半导体以及相应的固溶体光催化材料。

多元氧化物：在现有光催化材料里，多元氧化物催化材料占了绝大多数。可大致归结为含In，含Ag，含Bi以及Ti，Ta，Nb基等多元氧化物。他们在考虑晶体结构以及运用导价带调控等手段发展了一系列新型氧化物光催化材料。目前，以日本学者J.Sato为代表的研究人员，已经把目光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga，Ge，Sb，In，Sn，Bi元素的氧化物。

氮化物与氮氧化物:在氮氧化物体系中，由于N与O杂化所形成的2p轨道能级要高于O的2p轨道能级，因而氮氧化物的价带电势比对应的氧化物的价带电势要高，从而缩小了禁带宽度，促使其对可见光具有吸收。Ta的氮氧化物(TaON，Ta3N5)在光催化氧化水为分子氧方面表现出较高的活性，其中TaON在420 nm单波长光辐照下最高量子效率可达34％。氮氧化物光催化材料一般具有合适的导价带位置，因而在光催化分解水制氢和环境净化方面均具有巨大的应用潜力。有Ｔa／Ｎ，Ｎb／Ｎ等体系。

硫化物：硫化物作为一类光催化材料具有合适的带隙和良好的光催化分解水产氢活性，然而这一类催化材料大多光稳定性差，在光辐照下容易发生光腐蚀，因而限制了这一类光催化材料的应用。但在CdS表面担载少量的MoS2可以较好地克服光腐蚀问题，且进一步的研究表明硫化物颗粒之间所形成的界面十分平滑，从而有利于载流子传输一分离。主要有ＺnＳ，ＣdＳ等。

聚合物：2008年，王心晨等人报导了类石墨结构的氮化碳(g-C3N4)具有可见光下分解水产氢或产氧活性。与目前所有光催化材料不同的是，该材料具有简单的晶体结构，其导、价带分别由C2p和N2p轨道构成。后续，他们又利用金属元素对g-C3N4进行了功能化修饰，研究表明，金属修饰可以改变g-C3N4的电子结构，其中Fe修饰的g-C3N4表现出了良好的光催化降解苯的性能。这一类材料因晶体结构简单，故对其进行研究有助于对光催化现象的认知。

新兴光催化材料：众所周知，卤化银具有光不稳定性。以AgC1为例，在光照射下，光生电子与银阳离子结合可将氯化银还原成金属银。值得一提的是，2008年，黄伯标小组制备了一种具有等离子体效应的Ag@AgC1光催化剂。他们首先利用离子交换法制备了结晶性良好的AgC1，然后在光与弱还原剂作用下，将部分AgC1还原成Ag纳米颗粒。Ag颗粒具有很高的表面等离子体效应，使其能够高效地吸收可见光，因而具有较高的光催化降解有机物活性。最近，他们利用同样的思想发展了Ag@AgBr光催化材，同样具有较高的光催化活性。Ag@AgX(X=C1，Br)等离子体光催化材料有效地拓展了卤化银在可见光区的光吸收，提高了对太阳光的利用。且由于金属银与卤化银的紧密接触，使体系内所产生的电子能较容易由金属银颗粒传递，保证了体系的稳定性。这一发现开辟了一条通过金属表面等离子体效应拓展光催化材料可见光光吸收，进而提高光催化材料性能的新途径。

光催化国际会议 第3篇

粉煤灰漂珠来源于火电厂产生的粉煤灰,价格便宜,来源广泛,是一种具有更大比表面积的多孔介质材料,可以提高对有机污染物的吸附效果。对粉煤灰漂珠进行改性不仅解决传统光催化剂易凝聚、易失活等缺点,而且可以提高改性粉煤灰漂珠光催化剂在紫外光区的催化活性,可以使其光响应波长从紫外光区移至可见光区,提高太阳光的利用率。近些年来这种改性粉煤灰光催化剂在废水处理方面得到了广泛的应用。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

所有试剂均为分析纯(除了钛酸丁酯为化学纯);粉煤灰来自淮南发电厂;实验用水为实验室自制蒸馏水。

UV-2550型紫外-可见光光度计,日本岛津;光化学反应器,北京波菲特科技有限公司;S-4800场发射扫描电子显微镜,日本日立高新技术公司;D8 Advance X-ray,德国Bruker AXS公司。

1.2 催化剂的制备

1.2.1 粉煤灰预处理

粉煤灰浸泡于一定浓度的稀硝酸中,12 h后过滤,用去离子水洗至中性,烘干后后放于马弗炉中,在400℃下煅烧数小时将其中所含的有机物碳化。然后用蒸馏水漂洗分选出完全漂浮在水面上的粉煤灰,过滤干燥过筛后,选取粒径为100~125μm的粉煤灰备用。

1.2.2 改性粉煤灰的制备

34 m L钛酸丁酯在室温下加入90 m L无水乙醇中,并不断搅拌直至完全溶解,然后加入10 m L乙酰丙酮制得A溶液;B溶液由1.8 m L蒸馏水和50 m L无水乙醇充分混合制成。然后将B溶液逐滴加入A溶液中,并用浓硝酸调节其p H为5,持续搅拌l h后加入2 g聚乙二醇,在50℃的水浴锅中继续搅拌1 h,得到黄色透明溶胶,将该溶胶置于室温下陈化12 h。将一定质量的粉煤灰放于上述溶胶中,室温下持续搅拌1 h使粉煤灰与溶胶完全混合,然后水浴加热至80℃使溶液蒸至近干,冷却至常温后放入恒温干燥箱(80℃)烘干,然后在马弗炉中匀速加热到500℃煅烧2 h,冷却至室温后取出备用。

0.170 g Ag NO3加入30 m L去离子水和50m L无水乙醇的混合溶液中,待溶解完全后,加入一定质量的上述物质和0.111 g聚乙烯吡咯烷酮,在磁力搅拌下混合均匀,然后再逐滴加入20 m L含Cl-溶液(0.02925 g Na Cl和0.086 m L质量分数为30%HCl)。上述溶液避光磁力搅拌24 h后变为乳白色溶液,再用500 W氙灯照射30 min后,使Ag+还原为Ag单质,溶液照射30 min后变为黑色溶液。最后离心,用无水乙醇和去离子水清洗数遍,在烘箱中80℃干燥8 h。

2 实验分析

2.1 催化剂表征结果

2.1.1 SEM(scanning electron microscope)分析

图1 催化剂SEM图

粉煤灰改性前后SEM图如图1,其中图1a为预处理后的粉煤灰,可以看出负载前粉煤灰外观呈球形,表面光滑;图1b为改性后粉煤灰,和改性前相比较,很明显负载后的漂珠表面形成一层膜,该膜相对均匀,此外可以看到Ag和Ag Cl呈颗粒状负载在Ti O2/粉煤灰上。结果表明:采用的改性方法使Ti O2、Ag以及Ag Cl很好地负载在粉煤灰上。

2.1.2 XRD(X-ray diffraction)分析

图2 催化剂X粉末衍射图漂珠

图2为粉煤灰改性前后XRD衍射图,通过对比可知:图2b在2θ=25.30°、36.94°、37.82°、38.56°、48.00°、53.88°、55.06°、62.68°、68.85°等出现了Ti O2锐钛矿相的特征峰,这充分说明了在500℃下煅烧形成Ti O2的锐钛矿相,而这种晶型更加有利于催化反应的进行。通过标准卡片(JCPDS 31-1238以及JCPDS 65-8428)可知在2θ=32.24°、46.24°、54.82°、57.48°、67.46°为Ag Cl的特征衍射峰,在2θ=37.72°、43.77°、47.46°为Ag的特征衍射峰。但是Ag Cl和Ag的特征峰和Ti O2相比较并不是十分明显,这主要是由于Ag Cl和Ag的含量相对较少,从而导致衍射峰峰形低而宽。

2.2 光催化降解实验

2.2.1 罗丹明B起始浓度对降解率的影响

当改性粉煤灰投加量为0.1 g,p H=7的条件下,考虑罗丹明B的起始浓度对降解率的影响如图3所示。从图3可以看出,罗丹明B的浓度在2 mg/L时降解效率最高;从总体来看,随着降解时间增长,降解效率更好,到100 mim时,降解速率趋于平缓。当时间到达120 min,罗丹明B的起始浓度为2 mg/L时,罗丹明B的降解率高达96.68%。

图3 罗丹明起始浓度对降解率的影响

2.2.2 不同p H对降解率的影响

图4 不同p H对降解率的影响

在催化剂投加量为0.1 g,罗丹明B起始浓度为2 mg/L,考虑不同p H对降解率的影响如图4。在p H=7时降解效率最好,当p H=3、5、9、11时,降解效率相差不大,p H=7的条件下,罗丹明B降解率最大。从时间上看随着反应时间的增加,降解率增大,120 min时罗丹明B的降解率高达96.68%,这是由于强酸或强碱性条件下,不利于催化反应的进行。

2.2.3 催化剂投加量对降解率的影响

图5 催化剂投加量对降解率的影响

在p H=7,起始浓度为2 mg/L罗丹明B溶液中,分别加入不同量的改性粉煤灰光催化剂,罗丹明B的降解率如图5,由图5所知,催化剂投加量在0.20 g时,降解率最大,随着时间增长,降解率增大;当催化剂投加量为0.20 g,时间为120 min时,降解率达到98.77%,几乎完全降解。这主要因为随着催化剂用量增加,产生的催化活性物质越多,从而加快了反应的进行。

3 结论

(1)通过SEM、XRD图说明漂珠上可以负载上,并且可以改性漂珠使催化剂活性更高,催化效果更好,在漂珠表面形成一层膜,使其作为催化剂可以回收重复使用。作为一种高效,廉价的催化剂,可以广泛应用。

(2)本实验以罗丹明B为催化降解底物,研究探讨了实验的最佳反应条件,通过实验可知最佳的条件是:罗丹明B起始浓度为2 mg/L、p H=7、催化剂投加量为0.2 g。最佳实验条件下,可见光照射120 min,罗丹明B几乎完全降解。

摘要：以粉煤灰为载体,在粉煤灰上进行改性,经过掺杂,煅烧后制成为一种新型光催化剂,然后利用该催化剂再外加光照的情况下降解罗丹明B废水。并用紫外-可见光分光光度计测量罗丹明B的浓度,对数据进行分析,研究对废水的处理效果。通过光催化降解实验,研究表明:p H=7,改性粉煤灰投加量为0.2 g,罗丹明B起始浓度为2 mg/L,在可见光照射120 min后,罗丹明B的降解率达到98.77%。

关键词：改性粉煤灰,光催化剂,光催化降解

参考文献

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光催化氧化 第4篇

规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，已成为我国农村

经济的重要组成部分。但是禽畜养殖业大力发展所带来的环境

污染问题也日益严重，它不仅影响经济发展，而且还危及生态

安全，已成为人们普遍关注的社会问题。目前，我国每年约产

生畜禽粪便45亿吨，其化学需氧量（COD）远远超过我国工业

废水和生活污水之和。畜禽养殖污染已成为继工业污染、生活

污染之后的第三大污染源，成为我市农村污染的主要原因之

一。因此，为有效减少畜禽养殖废水对环境的污染，保证我市

畜禽养殖业的稳步健康发展，因地制宜地研究开发畜禽废水高

效、低成本的处理技术迫在眉睫。

Ti02作为光催化剂，因具有高活性、安全性、廉价和无污

染等特点而成为最具有前途的绿色环保型催化剂之一，而竹炭

具有均匀的微孔及稳定的骨架结构，比表面积相当丰富，且来

源丰富、价格低廉，具有很好的离子交换吸附性能。将Ti02负

载与竹炭载体上，通过吸附所提供的高浓度环境来提高Ti02的

光催化活性。利用竹炭作载体的负载型Ti02光催化复合材料研

究甚少，而其易分解、便于回收、可循环使用的优点，对环境

保护和节能具有极其重要的意义。

一、实验

1.主要的仪器和试剂：PHS-3CT型数字pH计；8411A电动

振筛机；集热式恒温磁力加热搅拌器；箱式电阻炉；COD快速

测定仪；HH-4恒温水浴锅。钛酸四正丁酯（CP）；无水乙醇

（AR）；冰乙酸（AR）；硝酸（AR）；氢氧化钠（AR）；竹炭。

2.Ti02/竹炭复合材料的制备：竹炭预处理：经8411A型

电动振筛机选出60目的竹炭用稀酸浸泡6h后，再用自来水和蒸

馏水进行反复洗涤，烘干备用。溶胶凝胶法制备Ti02/竹炭复

合材料：移取35mL无水乙醇于锥形瓶中，再加入20mL钛酸四正

丁酯和5mL冰醋酸，在60℃下搅拌10～20min，得到溶液A。量

取20mL无水乙醇和2mL蒸馏水混合，用0.06mol/L的HN03溶液调

节其pH为2.7，得到溶液B。将溶液A与一定量竹炭混合，磁力

搅拌1h，在继续搅拌下于20～30min内滴加完溶液B，并继续搅

拌，直至成为凝胶。然后在120℃下烘干4h，转移到坩埚中并

在一定温度下绝氧烧结。冷却后取出，用蒸馏水洗涤、抽滤、

烘干，得到Ti02/竹炭复合材料。

3.Ti02/竹炭复合材料和Ti02对养殖废水中COD降解的

实验：采用单一变量法进行实验。量取一定量的养殖废水于

100mL的烧杯中，然后废水的pH值和温度调到一定值，称取一

定量的材料加入废水中，在可见光的条件下，静置一段时间后

过滤，用COD快速测定仪测定滤液的COD。

二、结果

1.竹炭的粒径对复合材料处理养殖废水性能的影响。分别量取废水

25mL于6个100mL的小烧杯中，调节废水的pH为2.0，分别称取在600℃焙

烧的不同粒径的复合材料1.5g，加入烧杯中，在温度为30℃的恒温槽中

反应30min，然后再测处理后废水中的COD。得到Ti02/竹炭复合材料中竹

炭的不同粒径与废水中COD降低率的关系。

2.Ti02百分含量对复合材料催化性能的影响。分别量取废水25mL于

5个100mL的小烧杯中，调节废水的pH为2.0，分别称取在600℃焙烧的不

同Ti02含量的复合材料1.5g，加入烧杯中，在温度为30℃的恒温槽中反

应30min，然后再测处理后废水中的COD。得到不同Ti02含量的復合材料

与废水中COD降低率的关系。

3.pH值对材料处理养殖废水性能的影响。分别称取1.5g的Ti02和复

合材料各7份，加入25.00mLpH值分别为1、2、3、5、7、8、9废水中，在

30℃的恒温槽中反应30min后，再测处理后废水中的COD。得到废水的pH

与废水中COD降低率的关系。

4.废水温度对材料处理养殖废水性能的影响。分别称取1.5gTi02和

复合材料各4份，加入25.00mL温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃废水

中，在pH=2.0的情况下，反应30min后，然后再测处理后废水中的COD。

得到废水温度与废水中COD降低率的关系。

5.反应时间对材料处理养殖废水性能的影响。分别称取1.5gTi02和

复合材料各8份，分别加入25.00mL的废水中，反应时间分别为10min、

20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min，在pH=2.0，温度恒

为30℃的情况下，测定不同反应时间对复合材料性能的影响。反应结束

后，再测处理后废水中的COD。得到反应时间与废水中COD降低率的关系。

6.材料用量对废水COD降低率的影响。分别称取Ti02和Ti02/竹炭

复合材料的量各为0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g、3.5g，分别

加入25.00mL的废水中、反应时间为30min、废水的为pH=2.0、反应温度

恒为30℃，测定经过不同材料用量处理后的废水中COD降低率的影响。

反应结束后，再测处理后废水中的COD。得到材料用量与废水中COD降

低率的关系。

三、结论

1.采用溶胶一凝胶法制备的竹炭粒径为60目、Ti02的百分含量为

48.35%的复合材料经过600℃绝氧烧结后，比未负载竹炭的Ti02对养殖废

水具有更好的光催化活性。

2.与养殖废水中有机物降解有关的因素有：复合材料中Ti02的百分

含量、构成复合材料中竹炭的粒径、材料的用量、废水的温度、废水的

pH值、反应时间等。

3.材料的用量为2.0～2.5g左右、废水的温度为30℃、废水的pH值

为2.0、反应时间为60min左右时，复合材料和二氧化钛处理处理养殖废

水的效果最佳。

4.经过复合材料处理后的废水均可达国家排放标准，而经过二氧化

钛处理过的废水虽能达标排放，但对废水中COD的降低率比复合材料的

差，且费用高。因此复合材料在处理废水中的cOD比二氧化钛更优越。

可以在实际中广泛应用。

（作者单位：福建龙岩市第四中学）

半导体光催化 第5篇

二、其中半导体作为催化剂在光催化领域中有广泛的应用。1尹立松，沈辉综述了二氧化钛光催化研究的国内外进展及其发展概况，一方面之处作为催化剂用的二氧化钛应摈弃使用高中压汞灯、强紫外灯作为催化光源而直接利用太阳能。另一方面，要提高光催化反应速率和提高反应效率。2武荣国、司民真对二氧化钛光催化原理、制备方法、对有机污染物处理研究现状、影响二氧化钛光催化因素等六个方面综述说明二氧化钛光催化在废水有机污染物处理中的应用前景。3孙晓军、蔡伟民介绍了近年来国内外二氧化钛 (TiO2 )半导体光催化技术的研究进展 ,主要涉及TiO2 光催化氧化机理、高活性TiO2 光催化剂的制备与改性、

4TiO2 担载及该技术在环境保护中的应用等方面的研究 。张卫华、李晓彤等人研究了有关

要影响二氧化钛光催化效率的研究，并对提高其光催化效率的方法进行了综述。5王文中, 尚 萌, 尹文宗, 任 佳, 周 林概述了 Bi2WO6、BiVO4和 Bi2MoO6三种常见的含铋复合氧化物可见光催化材料体系的近期研究进展.通过合成方法的优选、晶粒成核和生长的调节,实现晶粒尺寸、形貌、结晶度等微结构的控制,从而获得小尺寸、高表面积的光催化材料, 无论是在有机染料、苯酚和乙醛等多种模拟污染物的矿化, 还是抗菌等方面, 它们皆呈现出优秀的可见光催化性能.通过进一步发展, 含铋复合氧化物有望实现在环境净化领域的应用.6汪多仁研究了二氧化钛光催化降解农药的性能、生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况，对现工业化运行的主要二氧化钛光催化降解农药生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结，并阐述了国内外研究开发的现状与发展趋势，并探讨了扩大应用范围的前景与市场的需求。7肖信、张伟德分析了半导体光催化剂和碳纳米管的特点，总结了碳纳米管增强半导体光催化的机理。然后分别从复合材料制备方法、复合半导体种类和典型的应用三个不同的角度，归纳总结近年来碳纳米管/半导体管复合材料光催化的研究进展，最后对其发展趋势作了展望。

潘力军、金银龙介绍了饮用水有机污染物的现状、来源及其对健康的影响。综述了二氧化钛光催化技术降解饮用水中天然有机物、人工合成有机物和消毒副产物的最新研究进展。9王跃指出银基微纳米半导体在可见光辐射下表现出良好的光催化性能。10刘宗国、刘先平分为两种类型阐述了已报道的用于光催化分解水制氢反应的二元半导体第一文库网体系。一种为将两种半导体复合为一体;另一种为将两种半导体分散加到光催化反应液中z型体系。并分析了z型体系的优缺点，指出对于z型体系的放氢催化剂和放氧催化剂也可以分别进行二元复合改性，以抑制光激发载流子的复合，提高整个体系的光催化效率。11粱智研究单斜相BiVO4纳米粉体的软化学制备工艺及其可见光下的光催化性能,分析不同的反应条件对产物物相组

12 成、微观形貌及光催化性能的影响。施章宏、刘斌、窦天军、黄鹤翔采取N过量,改变Sm

浓度的方式,借助于溶胶-凝胶法成功制备了稀土金属Sm和无机非金属N有机结合的Sm-N-TiO2样品。研究了Sm掺杂对N-TiO2光催化剂的结构、光吸收和光催化活性的影响,并对甲基橙溶液进行降解实验。结果表明,制备的Sm-N-TiO2与未掺Sm的N-TiO2相比有较高的

13光催化活性。掺杂1.0%(摩尔分数)Sm,650℃焙烧4h条件下得到的样品性能最佳。张磊、杨

国锐、常薇、延卫通过静电纺丝和水热法联用成功制备了ZnxCd1-xS/TiO2核壳纳米纤维。8

利用XRD、SEM、UV-vis、EDS、BET对样品结构等进行了表征。结果表明,在TiO2纳米纤维表面生长了一层致密的ZnxCd1-xS纳米颗粒,形成ZnxCd1-xS/TiO2核壳型异质复合材料,且其光催化活性均比纯TiO2纳米纤维高。通过调节水热温度,可以控制ZnxCd1-xS表面形貌和x值。当水热温度为200℃时,x值最大,材料光催化活性最高。陈晶玲、操小鑫、陈亦琳、高碧芬、林碧洲采用NH3-H2气氛两步热处理法制备氮掺杂氧缺陷TiO2,用X射线粉末衍射、N2吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征,研究了H2气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光(λ>400 nm)条件下的光催化氧化能力。结果表明,掺氮TiO2催化剂经H2热处理1 h后具有较好的`可见光催化活性,对苯的转化率和矿化率分别为66.8%和47.5%,其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和,双掺杂光催化剂活性的提高与14氮杂质氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关。张文莉、戴飞、陈欣、蒋银花、郭雷群以钛酸正丁酯和硝酸铁为原料,纳米碳球为硬模板剂采用低温回流-煅烧法成功制备了不同比例的Fe3+/TiO2纳米空心球。采用FE-SEM、TEM、XRD,UV-Vis及EDS对制得的样品进行表征。FE-SEM和TEM结果表明,制得样品均为空心球结构,其中Fe3+掺杂后空心球的壁厚有所增加。UV-Vis光谱表明,Fe3+掺杂的TiO2样品对可见光的响应明显增强。以阳离子蓝为目标污染物进行可见光催化降解,试验结果表明,Fe3+/Ti4+摩尔比为0.5:100时,样品的光催化效果最好,降解效率达到83.2%,是TiO2空心球降解效率的4.16倍，降解反应符合1级动力学方程。 15

迄今为止，光化学、光催化以及催化化学式目前在化学学科中最活跃的研究领域之一，特别是光催化领域。利用半导体光催化剂是把光能转化为电能和化学能，成为最热门的研究之

一。而且最近几年来，利用纳米二氧化钛光催化剂成膜后的超亲水性和光催化活性研制开发具有自清洁和光催化性能的纳米光催化膜功能材料，给纳米光催化技术的基础研究和开发应用注入了新的活力。使纳米光催化成为近年国际上最活跃的研究领域之一。一个以纳米光催化技术为核心的高新技术产业正在逐步形成，并且二氧化钛光催化剂因其高活性、低成本、稳定性好而引起人们极大的重视，使光催化的研究进入一个崭新的阶段。但是现在也有相应问题值得我们去探讨如：在光催化领域量子效率比较低，我们如何提高光催化中的量子效率我们可以对二氧化钛进行改性其中相应的措施有(1)改变催化剂的尺寸(2)与贵金属复合当然我们也可以积极寻找禁带更窄的催化剂材料。

三、参考文献

[1]尹立松，沈辉. 二氧化钛光催化研究进展及应用[D].中南大学信息院，中科院广州能源研 究所，,，12(14);23 - 25

[2]武荣国，司民真.二氧化钛光催化及其在废水有机污染物处理中的应用展望[J].楚雄师专学 报，，3(16):51-54

[3]孙晓军，蔡伟民.二氧化钛半导体光催化技术研究进展[D].哈尔滨大学学报，2001,4

(33):535-539

[4]张卫华，李晓彤，徐松，王卫东，徐洪军，李忠义.二氧化钛光催化效率影响因素的研究

[D] 吉林化工学院学报，,2(26):44-49

[5]王文中, 尚 萌,尹文宗,任 佳, 周 林 .含铋复合氧化物可见光催化材料研究进展[J]无机 材料学报，,1(27):12-18

[6]汪多仁,二氧化钛光催化降解农药的开发与应用进展[J]精油化工原料及中间体，， 12:33-38

[7]肖信，张伟德.碳纳米管/半导体复合材料光催化研究进展[J].化学进展，2011，4

(23):658-667

[8]潘力军，金银龙.二氧化钛光催化降解饮用水有机污染物的研究进展[D].环境与健康杂志， 2012,3(29):284-287

[9]王 跃.银基微纳米半导体光催化应用研究进展[J].化学研究，,1(24):93-103

[10]王桂S,刘宗园,刘先平.光催化分解水制氢用二元半导体光催化剂[J]化学通报， 2013,8(76):689-697

[11]粱智.半导体光催化剂BiVO4的软化学合成与可见光催化性质表征[J].南京理工大学， 2013:1-14

[12]施章宏,刘斌,窦天军,黄鹤翔.Sm-N-TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

[A].2013,6(27):36-46

[13]张磊,杨国锐,常微,延卫.ZnxCd1-xS/TiO2核壳型异质结构的制备及其光催化的性能

[A].2013,6(27):57-62

[14]陈晶玲,操小鑫,陈亦琳,高碧芬,林碧洲.氮掺杂-氧缺陷TiO2光催化剂的制备与性能[J]. 材料研究学报，2013，4(27):405-410

光催化国际会议 第6篇

负载型酞菁催化剂的制备及其光催化氧化苯酚

对四氨基锌酞菁进行化学改性,引入活性基团,通过该活性基团将酞菁以共价键的形式负载到纤维素纤维上,制备得到一种负载型酞菁催化剂.在可见光照射、氧气为氧化剂条件下,该负载型锌酞菁催化剂能有效地催化氧化难生物降解的有机污染物苯酚.实验结果表明,在pH= 11条件下,苯酚经6 h光催化氧化后转化率达95%以上,通过对反应产物进行高效液相色谱(HPLC)测试得知,其主要降解产物为甲酸、反丁烯二酸和顺丁烯二酸.

作 者：陈文兴 陈世良 吕慎水 姚玉元 徐敏虹  作者单位：浙江理工大学,先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,杭州,310018 刊 名：中国科学B辑  ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE IN CHINA(SERIES B) 年，卷(期)： 37(4) 分类号：O6 关键词：锌酞菁   可见光   纤维素纤维   催化氧化   苯酚  

强化光催化氧化苯甲酸研究 第7篇

强化光催化氧化苯甲酸研究

摘要：研究了不同质量浓度TiO2、O3、H2O2光催化氧化苯甲酸的过程.结果表明:苯甲酸在光催化臭氧-过氧化氢氧化(UV/TiO2/O3/H2O2)和光催化臭氧氧化(UV/TiO2/O3)过程的.去除率比单独光氧化(UV)、光催化氧化(UV/TiO2)、光催化过氧化氢氧化(UV/H2O2)过程明显增高.TiO2的最佳投加量为4.0 g/L,苯甲酸降解速度随着O3质量浓度增加而增大,低质量浓度的H2O2能促进苯甲酸氧化.动力学研究表明,苯甲酸降解过程遵循一级反应,苯甲酸在UV/TiO2/O3/H2O2作用下降解的速率常数是UV/TiO2/O3过程的1.47～6.29倍,是UV/TiO2过程的3.39～5.21倍.作 者：郭杏妹 张秋云 李来胜 于凤娥 GUO Xing-mei ZHANG Qiu-yun LI Lai-sheng YU Fen-ge 作者单位：华南师范大学化学与环境学院,广东广州,510631期 刊：华南师范大学学报(自然科学版) ISTICPKU Journal：JOURNAL OF SOUTH CHINA NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：,(3)分类号：X13关键词：苯甲酸 光催化 二氧化钛 臭氧 过氧化氢

光催化国际会议 第8篇

目前市场上空气净化器的种类较多,按照去污功能分为物理型、化学型和离子化型。物理型是通过过滤除去悬浮颗粒物;化学型则是利用中和、催化和分解作用除去有害气体;离子化型是采用电量放电、等离子体和紫外线除臭,杀灭细菌。这三类净化器各有特色,但净化效果都不太理想。目前,我国的室内空气污染已比较严重[1],主要原因有两点:一是装修材料应用越来越广泛,一些外观效果好的材料往往含有大量甲醛、苯、氨及多环芳香烃等有毒物质,它们直接危害人体健康;二是室内通风效果差,使得污染物高度积聚。随着广大城镇居民环保意识的提高,开发高效、方便、光谱、价廉的空气净化器显得十分必要。

光催化氧化法是基于TiO2催化剂在紫外光或部分可见光作用下产生氧化能力很强的羟基自由基、过氧自由基等多种活性态氧,最终能使各类污染物矿化为水、二氧化碳和无害的无机物,同时也能杀灭细菌和各种病毒[2]。TiO2无毒,化学性质稳定,反应条件平和,不产生二次污染,是一种理想的光催化剂。但该技术的缺陷是:粉末TiO2催化剂难回收,纯TiO2光催化效率和对可见光吸收率较低。为此,将TiO2催化剂负载于载体表面可克服难回收的问题,向TiO2中掺入一些金属和稀土元素离子和一些光敏剂将能提高催化剂的催化效率和对可见光吸收[3]。目前国内外有关的研究报道虽然很多,但至今尚未取得实际应用的突破。

蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷,内部是由薄壁分割的三角、四方、六边或圆孔形通道,其材质主要有堇青石、刚玉、莫来石和钛酸铝等。比一般陶瓷具有低热膨胀、耐热冲击、抗氧化、比表面积大和耐腐蚀等特性,是优良的催化剂载体材料,也是理想的废气处理催化剂载体[4]。

将蜂窝陶瓷制成一定厚度的矩形三维陶瓷网,采用溶胶-凝胶法[5]将TiO2的前驱体——钛酸溶胶负载在载体上,得到光催化三维陶瓷网。将此插入具有紫外光源、活性炭滤网、反应室、风机及具有控制系统的箱体内,得到光催化空气净化器。

1 实验部分

2.1 材料和仪器

矩形三维陶瓷网(厚度为10 mm的矩形状,热膨胀系数14.0×10-7℃,孔数62孔/cm2,容重0.42g/cm3,由江苏高淳陶瓷股份有限公司提供),钛酸丁酯及所用的酸、醇等化学品均为分析纯。6W UV—C灯、活性炭滤网、风机等。用扫描电镜法(SEM)测定负载膜的厚度、TiO2颗粒的分布与排列(由南京大学现代分析中心完成)。

1.2 检测指标和方法

实验需进行空气中甲醛、细菌总数的检测,同时测定光催化三维蜂窝陶瓷网的理化性能,见表1所示。

1.3 实验方法

将TiO2光催化剂在蜂窝陶瓷表面负载包括以下步骤:把钛酸丁酯、酸、醇和水混合制成钛酸溶胶,将经过表面修饰的三维蜂窝陶瓷网载体浸于TiO2的前驱体——钛酸溶胶中一段时间,然后以一定速度将三维蜂窝陶瓷网提拉出钛酸溶胶液面、晾干,重复此过程数次,用程序升温法焙烧浸渍了溶胶的蜂窝陶瓷载体,得到TiO2光催化剂的蜂窝陶瓷网。

按图1制作高效光催化空气净化器,净化器的外形尺寸为(550×806×250)mm3(含滚轮),风量为3.0 m3/min,风量切换为低、中、高3段,净化定时为(0.5～99)h,耗电/待机时为90W/10W,工作噪声≤30 dB,整机质量约为20kg。插入的TiO2光催化三维光催化蜂窝陶瓷网的数量可按需要增减。

2 结果和讨论

采用称量法,得到三维蜂窝陶瓷网载体上TiO2的负载量为0.21mg/cm2。

图2是TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网断面的SEM照片,中间层即为TiO2膜,底层为蜂窝陶瓷载体。可以看出,TiO2膜的厚度均匀,约(300～400)nm,TiO2的粒径约(10～30)nm,膜的外观透明。表明采用的溶胶-凝胶法负载可以得到较好的TiO2膜。

TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网净化空气的灭细率见表2:

由表2可见,24h时的灭菌率达到95%～99%。在同样条件下,未负载TiO2的空白三维蜂窝陶瓷网也有一定的灭菌效率,这是紫外线杀菌的结果。2个灭菌率的差异,便是光催化杀菌的效率。由于光催化氧化的杀菌能力来自于紫外光和产生羟基自由基的氧化作用,可以预计本法对其它致病菌也有优良的杀灭性能。

同样条件下进行净化甲醛的结果见表3所列:

表3同样说明了TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网对净化空气中的甲醛具有很高的效率,国家规定的室内甲醛安全浓度为0.1mg/m3,本方法仅用10h就使超标近5倍的甲醛浓度达到安全水平之下。未负载TiO2的空白三维蜂窝陶瓷网也有一定的净化效果,这也是紫外线的作用。同样,由于光催化氧化净化甲醛的能力来自于产生羟基自由基的氧化作用,可以预计本方法对其它有机污染物(如苯、多环芳香烃等有毒物质)也应该具有很好效果。

3 结论

a) 采用溶胶-凝胶法将TiO2的前驱体——钛酸溶胶负载在蜂窝陶瓷载体上,得到TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网。它具有比表面积大,空气阻力小,TiO2负载均匀的特点,非常适用空气净化。

b) 负载的TiO2的粒径和膜厚度均为纳米级,能够充分发挥TiO2的光催化氧化作用。

c) 研制的以TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网为主要元件的高效光催化空气净化器显示了高效的净化空气能力,能使超标近5倍的甲醛经10h处理后就达到安全浓度之下,24h时的灭菌率也能达到95%～99%。

摘要：研制了一种高效光催化空气净化器,其净化方式为:污染空气随进风机通过初级过滤网和活性碳滤网,以去除颗粒物并吸附有异味的易挥发有机物;经初级净化的气体进入置有紫外灯和TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网的光化学反应室进行深度处理后排出。TiO2光催化三维蜂窝陶瓷网是净化器的核心部件,采用溶胶-凝胶法将TiO2的前驱体——钛酸溶胶负载在蜂窝陶瓷载体上。该净化器在运行时,当空气中的甲醛起始浓度为(0.420.49)mg/m3时,10 h后净化率93%96%;当空气中起始的细菌总数为(554924)cfu/m3时,24 h后灭菌率为95%99%。显示了光催化空气净化器的应用前景。

关键词：TiO2,光催化,蜂窝陶瓷,空气净化器

参考文献

[1]徐正厚,徐业林,张瑜.农村住宅室内空气污染现状的研究[J].中华医药杂志,2006,6(5).

[2]刘守新,刘鸿.光催化及光电催化基础与应用[M].北京:化学工业出版社,2006.

[3]龙明策,蔡俊,蔡伟民,等.化学进展[J].设计新型可见光响应的半导体光催化剂,2006(09).

[4]沈美庆,王军,翁端,等.堇青石蜂窝陶瓷载体涂层与热稳定性研究[J].中国稀土学报,2004,22(4):527-531.