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光催化太阳能转换及环境净化材料的现状和发展趋势

21世纪人类面临的最大课题是能源和环境问题,利用太阳能来解决全球性的能源和环境问题越来越受到人们的重视,各种技术手段应运而生.最近,我们成功地利用可见光响应的半导体光催化材料来分解水和降解有机污染物,实验中还发现如果光催化材料具有合适的能带结构,其光催化的效果就越显著.本文简要评述了光催化材料在太阳能转化和环境净化方面应用的研究背景、现状和发展趋势.

关键词: 光催化 , 太阳能 , 环境材料 , 能源转换 , 环境问题

研究了(NH4)2S2O8,H2O2和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(DBS)对TiO2光催化降解颜料艳红6B的影响. 结果表明,(NH4)2S2O8的加入可提高颜料艳红6B的降解速率,以酸性及近中性条件较为适宜; H2O2的加入也可提高颜料艳红6B的降解速率,并可提高TiO2的重复使用次数; DBS的加入可降低颜料艳红6B的降解速率,但颜料艳红6B在酸性和碱性条件下降解较中性条件下快. DBS在中性条件下降解较快. 颜料艳红6B与DBS二者之间存在密切的共降解关系. 随着DBS浓度的增加,颜料艳红6B和DBS的降解速率均逐渐降低.

关键词: 颜料艳红6B , 光催化降解 , 二氧化钛 , 过硫酸铵 , 过氧化氢 , 十二烷基苯磺酸钠

Ag-Ce/AlPO4催化剂在水中催化杀菌的影响因素

常青云 , 贺泓 , 曲久辉 , 赵进才

催化学报

研究了不同实验条件下磷酸铝负载的银-铈催化剂(Ag-Ce/AlPO4)在水中对大肠杆菌(E.coli)的催化杀灭作用.结果表明,催化杀菌效果随初始菌液浓度的增加而减弱,但当初始菌液浓度为5×105 CFU/ml时,120 min内即可使E.coli 100%灭活,可以满足饮用水消毒要求.固定初始菌液浓度后,在室温25～40 ℃时,催化杀菌活性随温度的升高而显著增强.适当调节反应体系的pH值,发现弱碱性条件下催化杀菌活性较高,而强酸性条件下几乎完全没有杀菌活性.结合不同pH值条件下的电子自旋共振光谱测试结果,证明弱碱性条件更有利于强氧化性的·OH 产生,进一步验证了·OH 的生成是催化剂具有高杀菌活性的决定因素.

关键词: 磷酸铝 , 银 , 铈 , 负载型催化剂 , 活性氧物种 , 催化杀菌 , 大肠杆菌 , 饮用水

无定形TiO2可见光敏化降解染料污染物

王齐 , 赵进才 , 丛燕青 , 张轶

催化学报 doi:10.3724/SP.J 1088.2011.10336

采用一步水解法制备了无定形TiO2(Am-TiO2),并运用X射线衍射、X射线光电子能谱、N2吸附-脱附和紫外-可见漫反射光谱等手段对其进行了表征.结果表明,Am-TiO2具有大的比表面积(216m2/g)和丰富的表面羟基/化学吸附的水.与晶态TiO2相比,Am-TiO2的吸收带边明显蓝移(411nm→378nm),禁带宽度增加.可见光照射(λ＞420nm)下Am-TiO2样品能快速敏化降解罗丹明B(RhB),近一级反应速率常数(k=0.0325min-1)分别为锐钛矿相TiO2和商业化P25的6.5倍和5.2倍,H RhB降解以脱N-乙基和发色团开环同时进行;而晶态TiO2体系中,RhB以发色团开环为主.矿化/脱N-乙基分别是由于RhB通过-COOH或-N+Et2与催化剂表面作用所致.Am-TiO2催化剂重复使用性能良好,重复使用4次后,RhB的降解速率没有明显变化.

关键词: 无定形 , 二氧化钛 , 罗丹明B , 光催化 , 可见光

阳离子表面活性剂对有机颜料艳红6B光催化降解的影响

张天永 , 朱丹丹 , 邵红飞 , 付强 , 赵进才

催化学报

研究了阳离子表面活性剂四丁基溴化铵(TBAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对TiO2光催化降解艳红6B(R6B)的影响,讨论了表面活性剂与R6B的相互作用,给出了二者与TiO2之间的吸附模型. 结果表明,相同条件下,阳离子表面活性剂的加入可增加R6B的降解褪色速率,但表面活性剂自身并不降解. 在强酸(pH=3.00)和强碱(pH=12.60)条件下,R6B的降解褪色速率较快. pH值相同时,体系中TBAB的浓度变化对R6B降解褪色速率的影响不大,而CTAB浓度的变化对R6B降解褪色速率的影响较为明显,CTAB浓度为0.4 g/L时R6B的降解褪色速率最快.

关键词: 有机颜料 , 艳红6B , 光催化降解 , 二氧化钛 , 四丁基溴化铵 , 十六烷基三甲基溴化铵

可见光照射下染料茜素红的光催化降解机理

刘光明 , 张天永 , 吴太兴 , 赵进才 , 王慧

催化学报

研究了可见光(≥420 nm)照射下染料茜素红在空气饱和的TiO2水溶液中发生的光催化降解过程.借助紫外、核磁、顺磁、红外、色-质联用等手段,发现染料茜素红的光催化降解过程符合Langmuir-Hinshelwood模型,在降解过程中产生了过氧化物.核磁、红外和色-质联用等结果证实,主要降解中间产物为邻苯二甲酸.COD测试结果表明,其矿化产率达30%,ESR结果证实,在降解过程中有OH自由基生成,说明其与染料的降解机理有密切联系.

关键词: 二氧化钛 , 茜素红 , 可见光照射 , 光催化 , 降解

有毒难降解有机污染物的光催化降解

塔里克 , 王雪松 , 陈春城 , 马万红 , 赵进才

催化学报

有毒难降解有机污染物的光催化降解在原理、过程和效率等方面仍然存在着巨大的挑战,特别是光催化剂的构效关系、可见光的利用、分子氧的活化和污染物分子矿化分解的机理仍然是今后的研究热点.本文就近年来在半导体光催化和负载型铁离子光催化降解有毒有机污染物的两个重要方面的研究进展进行了评述.

关键词: 光催化 , 污染物降解 , 二氧化钛 , 负载铁催化剂

国产二氧化钛在光催化降解染料废水中的应用

张天永 , 李祥忠 , 赵进才

催化学报

研究了几种国产和进口二氧化钛在光催化降解染料污染物方面的应用.X射线衍射及扫描电镜分析结果表明,锐钛矿型含量高以及粒径小的二氧化钛能很好地催化降解有机染料.不同结构染料的降解难易顺序为:酞菁类＞蒽醌类＞单偶氮类;降解速度与吸附有直接关系.搅拌分散体系和糊状体系的实验结果表明,难于生物降解的高浓度直接耐晒大红4BS工业染料废水可被光催化降解并矿化,国产催化剂可重复利用多次,光源可采用太阳光.

关键词: 二氧化钛 , 光催化 , 有机染料 , 废水处理