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手动光催化苯酚降解实验系统

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手动光催化苯酚降解实验系统相关的论坛

  • 【求助】哪儿能做光催化降解的检测?

    我做了一些掺杂纳米二氧化钛的涂层,想检测一下涂层在光催化作用下对含有机物(例如有机磷或苯酚等)污水的净化效果,请问哪儿能做这种检测?另外还想做一下这种涂层对甲醛气体的降解检测,哪位知道啊谢谢各位

  • 哪里做纳米二氧化钛的光催化降解实验

    请各位高手指教,我想分析纳米二氧化钛的光催化性能,所以想做个光催化降解实验,因为希望可以发文章,所以得有图表之类的,因此想找个有分光光度计的地方做这个实验,不知道哪里可以做啊谢谢各位啦

  • 【分享】纳米二氧化钛的光催化特性

    一、 研究意义和目的 人类正面临着环境污染的巨大压力。污水中成分复杂,浓度亦不相同,利用光催化技术可将多种有机污染物完全矿化为二氧化碳、水及其他无机小分子或离子;将高毒性的CN-氧化为CNO-,CrO42-还原为Cr3+,来降低它们的毒性;还能将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]体系中的氮氧化物分解并将有机污染物氧化。如何提高光催化反应的光量子产率,是光催化大规模应用面临的主要难题之一。晶粒尺寸减小到一定程度后,光能隙蓝移,对应于更高的氧化-还原电位,因而有更强的氧化-还原能力;另外晶粒尺寸减小后光生载流子迁移到晶粒表面的时间大大缩短,有效地减少了光生电子和光生空穴的体相复合。因此,制备高比表面积的超细二氧化钛纳米颗粒有望能显著地提高其光催化活性。 我们课题组的研究目标是利用价廉的含钛无机物为主要原料,制备锐钛矿相、金红石相、两相的混晶等多种结构的二氧化钛纳米晶、高比表面积的无定形二氧化钛和由介孔与二氧化钛纳米晶构筑的团聚体。利用苯酚的光催化氧化反应和铬酸根的光催化还原反应为模型,来考察不同结构的纳米二氧化钛的光催化活性。这些研究成果对光催化的基础研究、金红石相二氧化钛纳米晶的应用和高性能的光催化制备有重要的指导意义和借鉴作用。 1.不同结构纳米二氧化钛的制备与性能 以钛醇盐为前驱体,用沉淀法或溶胶-凝胶法都能制备出无定形或结晶度较差的锐钛矿相(anatase)二氧化钛。要获得金红石相(rutile)需经高温煅烧,大约在500t开始锐钛矿相?金红石相转变(具体温度与制备条件有关),要获得纯金红石相需在8000C左右煅烧2h。实际上,金红石相是常温下的稳定相,但在通常条件下难以合成。国内生产的钛醇盐主要是钛酸丁酯,含钛量不高且价格贵,文献中的数据表明,用钛醇盐为原料难以获得高比表面积(大于200m2/g)和超细尺寸的二氧化钛纳米晶(小于10nm)。而且,这种方法得到的粉体往往含有较多的有机物,这些有机物会降低二氧化钛的催化活性。因此,用醇盐得到的二氧化钛需用煅烧的方法来改善结晶度和除掉有机物。我们课题组找到了用廉价原料制备不同晶相的高性能二氧化钛纳米粉体的方法。高温条件下金红石相二氧化钛纳米晶的生长速度快,高温[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]反应(如氯化法)也难以获得金红石相二氧化钛纳米晶。二氧化钛纳米晶在液相介质中,很难分离和回收。文献曾报道用模板剂来合成介孔二氧化钛,但墙体二氧化钛是无定形的,且3500C煅烧介孔开始坍塌,尚不能完全烧掉模板剂。因此,这种介孔并不适合作光催化剂。 我们用四氯化钛为主要原料,通过控制水解条件可以得到锐钛矿相、金红石相以及混晶等多种结构的二氧化钛纳米晶、高比表面积的无定形二氧化钛和三维无序结构的介孔二氧化钛。图1和图2分别为它们的x射线衍射图(XRD)和透射电镜照片(TEM)。 纳米粉体有着更高的光催化活性,但在应用中面临的主要问题是它们难以分离和回收。为了解决这一难题,可将二氧化钛负载在分子筛或介孔材料上,Ying曾制备了二氧化钛介孔材料,但350℃煅烧后孔开始坍塌。这样低的煅烧温度尚不能烧掉孔内的模板剂剂,作为墙体的二氧化钛是非晶的,并不适合于用作光催化剂。我们通过溶胶-凝胶法制备了含少量二氧化硅的钛硅复合氧化物,利用二氧化硅网络阻止煅烧过程中二氧化钛的传质过程从而抑制品粒长大和相变。钛硅复合粉体中二氧化钛晶化后,用化学法洗去二氧化硅,可以得到高比表面积的介孔二氧化钛。与现有文献相比,这种介孔材料的突出特点是:①墙体为锐钛矿相,适合作光催化剂;留颗粒尺寸为10mm级,是一次粒径为1nm的锐钛矿相和介孔构筑的团聚体,既保留了纳米晶高比表面积的特点又可用过滤的方法来分离和回收;③可用光还原的方法在孔壁沉积出贵金属岛,来实现电子和空穴的分离和氧化过程和还原过程的分隔。我们知道铂的密度是锐钛矿相二氧化钛的5.6倍,使用过程中铂原子簇会从颗粒表面脱落。沉积在孔壁上的铂位于孔构筑的笼中,能延长负载珀的光催化剂的使用寿命。 2.发现了不同结构纳米二氧化钛的光催化活性中的一些新现象 苯酚是常见的有机污染物,汽提法不过是将有机污染物由一种介质转移到另一种介质,没有真正降解;利用光催化技术可将苯酚等污染物降解(为二氧化碳和水,实现完全矿化。铬(VI)有致癌作用,并且不易被吸附剂吸附,因而难以固定。利用光催化技术,可以把铬(VI) 还原为毒性较低的铬(Ⅲ),在中性或弱碱性介质中,铬(Ⅲ)可以转化为Cr(OH)3沉淀,能够从溶液中分离出来。选择这两种最常见的污染物来考察二氧化钛纳米晶的光催化活性,发现了一些新现象并得到了有重要意义的结果。 我们首次在国际上报道了超细锐钛矿相二氧化钛纳米晶在苯酚的光催化降解反应中对其深度矿化有更高的选择性。不往反应体系中通人氧气,利用搅拌时空气中的溶解氧来促进苯酚的光催化氧化,发现粒径为3.8nm的锐钛矿相二氧化钛对苯酚的深度矿化的选择性最高,而混晶和金红石相的超细纳米晶的选择性较低。这一发现表明用超细锐钛矿相二氧化钛纳米晶作为光催化剂时,生成的有机中间产物少,不会造成降解产物对水体的二次污染。图3为不通氧条件下,主要的几种二氧化钛纳米晶使苯酚深度矿化的选择性差异3.8nm(A) 6.8nm(A) 14.1nm(A) mixed-1 rdxexl-2 7.2nm(R)Photo0Zcatalysts不同晶相的纳米二氧化钛对苯酚深度矿化的选择性mixed-l=混晶,4.4nm(R)+5.9nm(A);mixed-2=混晶,14.2nm(R)+10.7mm(A).不论是否往反应体系中通人氧气,合成的混晶均表现出最高的催化活性。总有机碳(TOC)含量的结果表明,不通人氧气,用合成的混晶、6.8nm的锐钛矿和7.2nm的金红石相二氧化钛纳米晶作为光催化剂,反应4h后反应体系中TOC分别下降61.2%、50.5%和47.1%。通入氧气后,反应速率迅速提高,反应1.5h后,使用这三种催化剂后,反应体系中的TOC分别下降97.6%、84.5%、91.5%;作为对比,我们选择商品二氧化钛(锐钛矿相,比表面积等于9m2/g)进行光催化实验,同样条件下其TOC含量仅下降21.2%。由此可见纳米晶的高催化活性。紫外-可见光谱表明混晶的漫反射吸收谱不同于两相的机械混合物:它们在可见光区有一较弱的吸收带,高分辨电镜照片表明混晶中不同形貌的纳米颗粒在晶面尺度上形成毗连结构,这种晶面毗连形成了过渡能态,有利于提高其光催化活性。优化混晶中两相的比例、并设计和制备出更多不同相的毗连晶面的高活性光催化剂的工作正在进行之中。 铬酸根的降解反应中,锐钛矿相超细纳米品表现出很高的光催化活性,催化活性随着粒径的减小而大幅度提高。在酸性条件下,纳米晶显示更高的光催化活性,半小时铬酸根的除去率超过90%。从不同晶粒尺寸的锐钛矿相二氧化钛的UV-vis吸收谱来看,其尺寸效应不如金红石相二氧化钛明显。也就是说,锐钛矿相晶粒细化后,光能隙的蔬移并不明显。二氧化钛纳米晶中光生电子由晶粒内部迁移到晶粒表面所需的时间(t)可由下列公式来估算:t=r2/p2D (1)r为二氧化钛纳米晶的半径,D为载流子的扩散系数。电子的扩散系数(De)为2×10-2cm2/s,由此算得粒径为6.8nm、lOnm和lOOnm的二氧化钛中电子由晶粒内部迁移到晶粒表面所需的时间约为0.58ps(皮秒)、1.25ps和125ps。可见粒径细化后,光生电子迁移到晶粒表面所需的时间大大减少。这样可有效地减少了光生电子和光生空穴在体相内的复合,有更多的光生电子参加氧化-还原反应,因而有更高的光催化活性。因此,在铬酸根的光催化还原反应中,晶粒细化后,光生电子迁移到纳米晶表面的时间大大缩短,减少了光生载流子的体相复合是其光催化活性有显著尺寸效应的主要原因。 需要强调指出的是无论在苯酚的光氧化反应还是铬酸根的光还原反应中,介孔二氧化钛的光催化活性大大高于钛硅复合粉体,负载0.22 wt%的Pt后,光催化活性大幅度提高。

  • 【讨论】国内外光催化反应器的发展情况

    【讨论】国内外光催化反应器的发展情况

    随着我国社会经济的迅速发展,不可避免地伴随着大量废弃物排放,这导致了严重的环境污染和生态破坏。这些因素正危及我国居民生存安全。另外,调查表明环境污染问题也会影响到我国的可持续性发展。所以,保护与治理环境是构建环境友好、和谐社会和实现我国社会经济叮持续发展的重要任务。传统污染物处理方法不能彻底消除降解污染物,也容易造成二次污染,使用范围窄。仅适合特定的污染物,还伴随着能耗高,不适合大规模推广等缺陷。近些年来,利用光催化技术降解和消除污染物得到人们的广泛关注。光催化氧化技术是一种集高效节能、操作简便、反应条件温和、同时可减少二次污染等突出特点于一身的一项新的污染治理技术,而且从地球卜物质循环的角度来看,光催化技术可以将大量的有机污染物降解为CO2和H2O.从而被植物利用.形成了循环,如图l所示,可以说光催化技术正足人类所急需的一种技术。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281052_374718_2556116_3.jpg 光催化技术起源于20世纪70年代.自从日本学者Fujishima和Honda发现了利用TiO2单晶可将水光催化分解之后。世界范围内,便开始了光催化氧化技术在污水处理、空气净化、抗菌杀毒等方面的应用研究,于是光催化技术受到全世界的广泛关注。并得到了快速发展。如今人们对于光催化技术的研究主要分为对光催化剂的研究(如TiO2、ZnO)和对光催化反应条件的研究,其中。对反应条件的研究中,人们为了让光催化氧化反应能稳定和高效的进行,会设计出相应的反应器,用来为反应提供良好的平台,一个设计良好的反应器,将能大大提高反应体系的反应效率,从而达到高效、节能、稳定等目的。1 光催化反应器的设计依据 光催化反应器的设计主要目的是为了给光催化氧化反应提供高效和稳定的反应空间和环境。实现光催化过程对光的充分利用,从而提高反应效率。由于光催化反应需要有光子参与,光催化剂才能将光能转化成为化学反应所需的能量,来进行催化降解作用,因而在设计反应器的时候,最主要的两个理论依据就是光的传输理论和催化反应动力学理论。光的传输以及在光在反应器中的分布直接影响到催化剂对于光的吸收效率。充分均匀的催化剂分散可保证光在传输途中浪费少,这样催化剂对光的利用效率高,反之将会有较多催化剂由于得不到或者只接受到很少的光照而不能充分的进行光催化氧化反应。2 国内外光催化反应器的发展 早期的光催化研究大多是在一些很随意的反应条件下进行的。比如在液相光催化反应中,催化剂与污染物溶液混合时,一般的实验过程都是人工用玻璃棒进行搅拌。由于人为误差的因素难以避免,会对结果的准确性和再现性产生较大影响。为了满足对光催化反应器准确、稳定和高效的要求,反应器的设计也在不断的变化。一个设计较好的反应器,不仪可以提高光催化反应的效率,而且可以将其大规模化。可高效稳定的进行光催化作业,从而实现产业化。到目前为止,有一些类型的反应器已经用于诸如污水和空气处理的工业化应用。2.1流动床光催化反应器 流动床光催化反应器是将催化剂与待降解物质直接混合的一种反应器。一直以来,人们都在为满足不同的光催化反应要求,设计不同的反应器。应用最多的儿种类型的反应器包括椭圆型、底灯型和柱型,如图2所示。这几种反应器的特点是不仅效率较高,制作难度低。而且可以用于大多数的反应类型,可以同时满足液相和气相两种类型的光催化反应,因而得到了广泛的应用。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374721_2556116_3.jpg 椭圆型反应器(图2(a)所示)是将灯管和反应区分别放在椭圆的2个焦点上,这样可以很好的将灯管所发出的光集中在反应区内,减少了光的浪费,提高了整体的效率。虽然反应器中的反应区在椭圆型焦点上,但是这不表示灯管所发出的所有光线都能达到反应器,而且这种类型的反应器.光的传输路程较长,这样就增加了光在传输过程中的损失,并且反应区域内光的分布不均匀。底灯型反应器(图2(b)所示)是对椭圆型反应器的改进,它的光源位于抛物线的焦点上,但是光源的光线并不是聚焦在另一个焦点,而是从下往上射人反应区,光进入了反应区域后就不会再被反射回来。更大程度的利用了光源。柱型反应器是现在比较成熟的类型,一般可分为中灯外反应区(图2(c)所示)和中反应区外灯(图2(d)所示)2种。柱型反应器有着较高的光利用率和良好的对称性(可使光在反应区内均匀的分布,减少局部差异)。一些发达园家,这两种反应器已经用来处理污水,在这2种反应器中.光从光源发出来后,基本上都会通过反应区。特别是中灯外反应区这样的反应器.光的利用率几乎可以达到最大。在光源的光照强度合适的情况下,甚至可以不需要反射壁。都可以达到光的最大利用率。而且这种柱型的反应器制造难度小,成本低。适合大规模的生产和运用。因此现在的大多数针对反应器的研究,也是以柱型为模型来进行的。2.2 固定床光催化反应器 在近年来,人们将催化剂固定在一些载体表面来进行催化反应.即固定床反应器,这样避免了光催化剂的分离问题。固定床与传统的流动床的区别在于,催化剂不随液体或者气体一起流动.而是固定在玻璃或者其它介质表面,污染物流经其表面来进行反应。这样一来,人们就可能更精确的了解催化剂的性质,并易于控制催化反应的进行,也易于催化剂和反应物的分离。基于这种思路,人们设计了一些新型的光催化反应器,其中效果比较好的是平板型和喷泉型,如图3所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206281053_374722_2556116_3.jpg 平板型的反应器是将催化剂固定在平板上,在光照的条件下.将污染物液体或者气体缓慢的通过催化剂表面降解,属于层流型反应器。这种反应器的好处在于制造简单,待降解物经过催化剂的时候光照时间和光照强度基本一致,并很容易控制流动速度。当流速放慢的时候可提高反应物的降解程度。但是所需时问也就相应增加;当加快流速的时候虽然降解的程度不如流速慢的情况.但是所需时间较少。这种平板反应器可以根据不同的降解需求。调整流速,达到相应的效果。平板型的反应器还有另一个其他反应器不具备优点,由于催化剂是固定在平板上的。不会随着待降解物的流动而流动,也就省去了后续催化剂分离的步骤。但是也由于催化剂固定的原因,在降解一定时间后,催化剂的催化效率会降低,而更换催化剂比较困难,并且光的损失也比较严重。因为光源发出的光最多只有50%被利用.即使加装了反射壁.也会有大量的光损失掉。鉴于平板型反应器的造价低.易于控制的优点,很多实验室都运用平板反应器来进行一系列的光催化研究。 喷泉型反应器是近几年由Puma和Yueu等人提出的,此类反应器与平板型反应器大致相同,将催化剂固定在斜面上,在顶部固定光源,将待降解物斜面中心的喷嘴喷出,然后在重力作用下流经催化剂从而得到降解。此种反应器主要是用于研究催化剂的反应效率.由于结构相对比较复杂,所以应用也较少。还有很多种新型的反应器.比如球型反应器.这种反应器在理论上能达到非常高的光利用率,并且无论是光的分布。还是污染物的分布.还有催化剂的分布都能达到非常高的均匀性和稳定性.反应效率也是非常理想的,但是制作非常的困难.所以现在这种球型的反应器并不常见,是一种理想化的反应器。3 结语 随光催化技术的提高,光催化反应器也在被不断的改进和优化.越来越受到人们的重视.特别是光催化技术实现工业化后,反应器的设计需要进行系统的优化没计才能使光催化反应效率达到最优值,一个设计优良的反应器,不仅可以提高反应效率,还能减少对能源和原材料的浪费.提高经济效益。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/06/201206291103_374928_2556116_3.jpg

  • 测光催化降解甲基橙的中间产物

    [color=#444444]我最近用waters的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]液质联用[/color][/url],测试光催化降解甲基橙的中间产物。找液相条件的时候,按着文献的条件,怎么也分峰不好,后来采用梯度洗脱,发现会基线不平,出现很多很杂的小峰。怎么做也做不好[/color][color=#444444]希望懂得的老师,多多指导[/color]

  • 【分享】光催化净化原理

    光催化材料是具有环境净化和自洁功能的半导体材料的总称。它在微量紫外线作用下,能产生强大的光氧化还原能力,催化分解附表的有机物和部分无机物。光催化技术的特点是能有效利用光能、易操作、无二次污染,在环境保护(废水废气净化、空气净化)、新能源开发、有机合成、自洁和抗菌材料生产等领域具有广阔的应用前景。 TiO2是公认的最有效光催化剂,它的显著优点是:能有效吸收太阳光谱中的弱紫外辐射部分;氧化还原性较强;在较大pH值范围内的稳定性强;无毒。但由于TiO2的禁带宽度为3.2eV,只能吸收波长小于387nm的紫外辐射,不能充分利用太阳能。另外,TiO2的光量子效率也有待进一步提高。有鉴于此,国内外已从多种途径对TiO2材料进行改性,包括TiO2表面贵金属淀积、金属离子掺杂、半导体光敏化和复合半导体的研制等。近来研究发现纳米级TiO2材料的催化效率高于一般半导体材料。纳米半导体粒子存在显著的量子尺寸效应,它们的光物理和光化学性质已成为目前最活跃的研究领域之一,其中纳米半导体粒子优异的光电催化活性倍受世人注目。与体相材料相比,纳米半导体量子阱中的热载流子冷却速度下降,量子效率提高;光生电子和空穴的氧化还原能力增强;振子强度反比于粒子体积而增大;室温下激子效应明显;纳米粒子比表面积大,具有强大的吸附有机物的能力,有利于催化反应。 纳米TiO2具有良好的半导体光催化氧化特性,是一种优良的降解VOCs(可挥发性有机化合物)的光催化剂。它的本质是在光电转换中进行氧化还原反应。根据半导体的电子结构,当其吸收一个能量不小于其带隙能(Eg)的光子时,电子(e-)会从充满的价带跃迁到空的导带,而在价带留下带正电的空穴(h+)。价带空穴具有强氧化性,而导带电子具有强还原性,它们可以直接与反应物作用,还可以与吸附在催化剂上的其他电子给体和受体反应。例如空穴可以使H2O氧化,电子使空气中的O2还原,生成H2O2,OH" 基团和HO2" ,这些基团的氧化能力都很强,能有效的将有机污染物氧化,最终将其分解为CO2、H2O、PO43-、SO42-、NO23-以及卤素离子等无机小分子,达到消除VOCs的目的。TiO2 +hv —— e - + h +e - + h + —— N +能量 (hv’入射光能量hv或热能)HO- +h+ —— OHH2O + h+ —— OH +H+O2 + e- —— O2-O2-+H2O —— OOH +OH-2OOH —— H2O2 +OH-OOH +H2O+ e- ——H2O2 +OH-H2O2 + e- —— OH+OH-

  • 请问苯酚催化氧化的产物问题

    [em04] 请问各位大虾,苯酚溶液经双氧水催化氧化后变成黑色是因为什么?是产生了多酚化合物还是变成了醌类,还是变成了别的东西。顺便问问:如果是多酚化合物或者醌类还能否用Cr法测定COD?

  • 【原创大赛】邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究

    【原创大赛】邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究

    [align=center]论文题目:邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究[/align][align=center]邻苯二甲酸二乙酯不同降解方法研究[/align]摘要:邻苯二甲酸二乙酯(DEP)常作为增塑剂出现在大众的视野之中,由于目前塑料被大肆使用,造成DEP成为主要环境污染物之一。DEP不仅能够对环境产生污染,还可以通过生物富集或皮肤接触等方式对人体健康产生危害。本文主要研究了近年来降解DEP的不同降解方法,如微生物降解、Fenton与类Fenton处理、臭氧氧化降解、光催化降解等。关键词:邻苯二甲酸二乙酯,微生物降解,臭氧氧化,芬顿效应,光催化[align=center]Study on Different Degradation Methods of Diethyl Phthalate[/align]ABSTRACT:Diethyl phthalate (DEP) often appear as plasticizer in public view, and the current plastic use wholesale, DEP has become one of the main environmental pollutants.DEP can not only pollut to the environment, but also harm human health through [font=arial][size=10px][color=#434343] [/color][/size][/font]biological concentration or skin contact and so on. In this paper, different degradation methods for DEP degradation in recent years were mainly studied, such as micro-biological degradation, Fenton and Fenton-like [font=georgia][size=13px][color=#2e2e2e]reactions[/color][/size][/font] , ozone oxidation degradation, photocatalytic degradation, etc. [size=18px]KEY WORDS:[/size][size=18px] Diethyl Phthalate,Micro-biological Degradation,Ozonation,Fenton Method,Photocatalysis[/size][align=center]目 录[/align]前言.............................[color=black](6)[/color]第1章 概论.[color=black]................................................(7)[/color]第1.1节 邻苯二甲酸二乙酯简介[font=宋体].[/font][font=宋体][color=black]..............................[/color][/font][color=black](7)[/color]第1.2节 邻苯二甲酸二乙酯对环境影响[font=宋体][color=black]........................[/color][/font][color=black](7)[/color]第1.3节 邻苯二甲酸二乙酯对生物体影响[font=宋体][color=black].......................[/color][/font][color=black](8)[/color]第2章 降解邻苯二甲酸二乙酯不同途径...................[color=black](8)[/color]第2.1节 微生物降解...................................(9)2.1.1 微生物降解机理................................([color=black]9)[/color]2.1.2 不同菌类降解DEP研究.................[color=black](9)[/color]2.1.3 本节小结...................................[color=black](13)[/color]第2.2节 化学催化降解.......................................[color=black](14)[/color]2.2.1 Fenton法降解DEP机理.....................(14)2.2.2 不同催化体系降解DEP研究................[color=black](14)[/color]2.2.3 臭氧氧化降解方法......................[color=black](18)[/color]2.2.4 本节小结.........................(19)第2.3节 光催化降解.......................................[color=black](20)[/color]2.3.1 光催化降解DEP途径概述.................(20)2.3.2 不同光催化降解DEP研究.................(20)2.3.3 本节小结.........................(21)结论.............................[color=black](22)[/color]参考文献...........................[color=black](23)[/color][align=center]前 言[/align]邻苯二甲酸二乙酯(DEP)是一种环境污染物,对大气、水、土壤等均有不同程度的污染,同时通过对土壤的污染,影响植物生长,通过食物链威胁人体健康。并且DEP作为增塑剂,在日常生活中被大量使用,所以对DEP降解技术的研究是至关重要的。本课题主要围绕近年来邻苯二甲酸二乙酯不同降解技术的介绍以及分析,为传统降解技术提供优化降解效率(主要以添加催化剂为主)的方法。[align=center]第1章 概论[/align][align=center]第1.1节 邻苯二甲酸二乙酯简介[/align]邻苯二甲酸二乙酯(Diethyl phthalate DEP)。分子式:C12H14O4,属于肽酸酯类,是一种无色或微黄色带有芳香味的澄清油状液体。易溶于有机溶剂,几乎不溶于水。属于难挥发、中等极性和高脂溶性物质[1]。可以用作增塑剂,润滑剂,定香剂等,同时也可以改善部分这类材料的性能。[align=center]图1[color=black][/color]1 邻苯二甲酸二乙酯的分子结构式[/align][align=center]第1.2节 邻苯二甲酸二乙酯对环境影响[/align]DEP在工业领域的广泛使用会导致空气、水、土壤污染等环境问题。具体而言,DEP在大气中主要以气态的形式存在,并能够吸附于空气和水环境中的固体颗粒而引起污染[2]。所以实际上DEP可以说是“无处不在”,大量探究检测得出DEP存在于空气、水等各类物质中,并且严重污染土壤的质量。而将其作为增塑剂时,只要改变外界的温度等环境因素,DEP很容易就从塑料中脱附,影响生态环境。Demirta?, G等[2]通过洋葱曲霉测试得出DEP可以通过破坏细胞有丝分裂纺锤体从而影响洋葱生长,在高浓度的DEP中还会引起细胞的结构变化甚至坏死(图1[color=black][/color]2)。所以控制DEP浓度也是非常重要的。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202229657_7874_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图1[color=black][/color]2 DEP引起的结构畸变和变化:a一个不清晰的维管束[font=宋体],[/font]b皮质细胞变形[font=宋体],[/font]c表皮中的物质积累[font=宋体],[/font]d扁平核[font=宋体],[/font]e表皮细胞变形,f坏死。[2][/align]DEP本身就是具有毒性的环境激素,所以DEP对生物体会产生不利影响。[align=center]第1.3节 邻苯二甲酸二乙酯对生物体影响[/align]DEP可以通过多种途径对人体健康产生威胁,如皮肤直接接触、呼吸等。主要途径一般是通过污染脂肪类食物。人类摄入这类食物,导致男性雄激素水平下降,精子数量、形态异常等危害[1,2],而对于女性,高富梅等[3]则通过实验证实DEP作为增塑剂,用于各类生活产品中,在这样的生活环境下,DEP高度暴露在空气中。孕妇长期生活于其中有自然流产的高风险。对婴儿也会有很大的影响。人们还通过对鼠类进行实验发现DEP除影响生殖系统外会对肝脏等器官造成破坏。总之,由于DEP对生态环境以及动物体的危害性是巨大的也是不可逆转的,所以中国《地表水环境质量标准》和《饮用水质量标准》规定了DEP 的限值为300μgL-1。目前国际上也较为看重DEP的降解处理。接下来我将从生物降解、氧化降解、光催化降解三个方面介绍近年来降解DEP的主要方法。[align=center] 降解邻苯二甲酸二乙酯不同途径[/align]由于DEP不溶于水,易于吸附在固体颗粒上的性质所以可以通过活性炭等吸附剂以物理处理的方式去除DEP[4]。但物理处理效率低,需要大量的吸附剂,而吸附剂价格贵且无法回收再利用,最终达到的效果也只是让DEP由环境转移至吸附剂中不能使其降解,还有一定的可能造成二次污染,所以一般都是利用化学处理降解。[align=center]第2.1节 微生物降解[/align]2.1.1[color=black]、[/color]微生物降解机理在自然条件下,DEP的水解、光解速度都很慢,而微生物降解的速率较快、原料便宜、对环境影响小并且不会二次污染环境所以成为DEP降解主要途径。DEP通过吸附在菌体上,作为唯一碳源和能源被微生物利用后降解,虽然好氧菌类和厌氧菌类都可以降解但目前仍然以好氧菌类为主要研究对象,一般都是利用好氧菌类对DEP进行降解,主要是通过侧脸水解形成邻苯二甲酸(PA),PA再进一步降解[5]。形成PA则有两种途径,脱脂化和转酯化。脱脂化:在酯酶作用下DEP侧链酯基水解成邻苯二甲酸单酯,其进一步水解就形成了PA。转酯化:DEP侧链烷基脱落形成邻苯二甲酸二甲酯后进一步水解成PA。微生物中的酶使PA降解为原儿茶酚。原儿茶酚可以转化为三羧酸循环中必要的有机酸从而转化为CO2和H2O[4]。[align=center]图2[color=black][/color]1 DEP微生物降解简易流程(a邻苯二甲酸二乙酯 b邻苯二甲酸 c原儿茶酚)[/align]2.1.2[color=black]、[/color]不同菌类降解DEP研究虽然微生物降解速率较快,但并不是所有的微生物都能够起到这样的作用。这就需要我们去寻找高降解效率的菌类物质。如薛潮等[6]以鞘氨醇单胞菌为实验对象探究其对DEP的降解,吸附等行为。 通过对不同浓度(100mgL-1、300mgL-1)的鞘氨醇单胞菌对DEP去除、降解、吸附行为进行实验(图2[color=black][/color]2).可以得出降解是鞘氨醇单胞菌去除DEP的最主要途径。在实验规定的时间内,降解率与时间正相关,与吸附率负相关。这是由于在去除过程将要结束时,作为微生物的唯一碳源DEP含量明显降低,DEP解吸到溶液中,最终被菌利用。由此我们可以知道微生物降解DEP以利用存在于或解吸到溶液的部分为主,很难直接利用被吸附的物质。同时他们还探究了表面活性剂对DEP降解的影响(图2[color=black]3[/color])。不同的表面活性剂在不同浓度下对DEP产生的影响不同,这也可以作为改进微生物降解效率的一个因素。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202233341_1492_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]2 DEP的表观去除率、降解率、吸附率与非生物损失率[6][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202237578_6652_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]3 吐温80、吐温40和鼠李糖脂对DEP降解的影响[6][/align]李晗绪[7]对高降解菌—假单胞菌DNE-S1的生长环境条件、降解DEP途径、降解能力等因素进行实验。DNE-S1是通过脱脂化作用降解DEP,并且对DEP有耐受性,在 50-1500 mgL-1都可以有效降解DEP,同时发现在给定条件下DEP浓度为500 mgL-1时达到最高降解效率97.8%(图24 a)。在DEP浓度为500 mgL-1的固定值下,绘制三维响应面和轮廓(图25),理论上在三维响应面最高点得到DNE-S1生长的最佳条件是 29.96℃和pH 8.51。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202237316_7897_5365519_3.png[/img][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202239220_4875_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图 2[color=black][/color]4 a)和 c):不同 DEP 浓度下菌株 DNE-S1 的生长及降解能力;b)和 d):不同 DEP浓度下的比生长速率和降解速率 [7][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202242011_3235_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]5 响应面图和等值线图[7][/align]Elen Aquino Perpetuo等[8]将由土壤中分离出来的皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)一种耐盐好氧细菌作为DEP的唯一碳源,进行生物降解分析。发现皮氏罗尔斯顿菌能够在24 h(pH 7、30 ℃和200mgL-1)下完全降解300 mg L-1的DEP。这也可以从侧面证实其实环境中存在着许多能够降解DEP的微生物,还是有待我们发现。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202242169_8666_5365519_3.png[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]6 在300mgL-1DEP下皮氏罗尔斯顿菌的生物降解及细胞生长[8][/align]2.1.3[color=black]、[/color]本节小结综上,通过近年来对高降解菌的寻找以及实验,有许多可高效率短时间降解DEP的菌类被发现。而DEP吸附于微生物表面是降解的前提,解吸后在降解酶的作用下转化成为菌类的营养物质(经过三羧酸循环)。同时菌类的生长条件如温度、pH值等也影响着降解的效率,从而我们要探寻每种菌类最适宜的降解DEP的环境。其次表面活性剂对生物降解也存在一定的影响,表面活性剂通过促进或者抑制吸附作用从而起到间接影响。[align=center]第2.2节 化学催化降解[/align]2.2.1[color=black]、[/color]Fenton法降解DEP机理催化氧化降解如O3氧化、Fenton处理、电化学氧化等手段都是通过利用羟基自由基(OH)的氧化性达到降解DEP的目的[9]。所以OH是降解DEP的主要因素。而OH可以由H2O2分解得到。Fenton反应则是生成OH的一个传统氧化还原反应,主要利用了H2O2的氧化还原性。具体来说则是:Fe2+与H2O2反应生成Fe3+和OH,Fe3+又能和H2O2反应生成Fe2+,这样循环反应直到反应物消耗完为止。而我们利用OH与DEP反应生成其他自由基, 其他自由基进一步被氧化为CO2和H2O由此氧化降解DEP[10]。2.2.2[color=black]、[/color]不同催化体系降解DEP研究由以上原理章琴琴等[11]对影响Fenton降解法的因素进行探究,发现在研究范围内随着Fe2+浓度增大,DEP的降解效率变高(图2[color=black]7[/color]),但不论什么浓度的Fe2+在15min以后降解速率极慢,这是由于反应产生的Fe3+与H2O2反应速度很慢,无法及时还原出Fe2+,直接导致的结果就是OH的产率低。虽然DEP降解效率也随着H2O浓度的增大而升高,但可以从图2[color=black]8[/color]看出500μmolL-1及其以上浓度降解DEP的效率几乎相同。这是由于H2O2浓度过大会让OH进一步氧化成HO2,或者H2O2直接分解为H2O和O2。其次环境的pH值和土壤成分等都会影响DEP的降解效率。 [img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202244443_8618_5365519_3.png[/img][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202244132_3876_5365519_3.png[/img][align=center] 图2[color=black]7[/color]不同浓度Fe2+对DEP降解率影响[11] 图2[color=black]8[/color]不同浓度H2O2对DEP降解率影响[11][/align]所以Fenton处理方法在实际应用除了只能在酸性环境下使用外还存在着H2O2易分解,Fe3+利用率低等缺点。于是目前人们利用不同的催化剂催化H2O2或是利用不同催化剂与过一硫酸盐PMS或CaO2体系探究提高降解DEP的效率的方法。截至目前,对PMS采用氧化铝和氧化铁混合物的柱撑黏土活化(Al/Fe-PILCs)是一种较好的方法,还不易产生二次污染[9,12]。邓亚梅等[10]利用V2O5催化H2O2这样的类Fenton处理法探究其影响DEP降解的情况(图29)。可以发现在其他因素不变的情况下,当V2O5投加浓度在0.1gL-1时降解率最大,效果最好。而同样的条件下单独的H2O2即使浓度增大也无法达到这样的降解率。由此可以充分说明V2O5催化H2O2降解效果好。更为重要的是利用5, 5, -二甲基-1-吡咯啉氮氧化物 (DMPO 一种OH捕获剂)来探究此类Fenton处理的机理时发现,在较宽的pH范围内都可以检测到OH的存在(图2[color=black]10[/color]),这也说明V2O5/H2O2体系改善了Fenton反应只能在酸性条件下降解DEP的限制条件。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202245411_5695_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]9 V2O5投加量对其催化H2O2降解邻苯二甲酸二乙酯 (DEP) 的影响((a) 降解动力学 (b) 单独H2O2或V2O5对DEP降解影响)[10][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202247822_1370_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]10 不同pH条件下的V2O5/H2O2体系的EPR信号[10] [/align]Yang Zhou等[13]探究了黄铁矿(FeS2)催化CaO2降解DEP的方法(图2[color=black][/color]11为机理)。在pH为3.5时(经典Fenton处理法最佳pH值)探究不同体系对降解DEP的影响(图2[color=black][/color]12 a)。结果表明,单独使用CaO2降解效率低,但FeS2/CaO2体系比直接用Fe2+/H2O2体系有着更为优越的降解性能。探究FeS2用量也可以发现,在0.3gL-1时DEP在五分钟内完全降解(图2[color=black][/color]12 b),这更加说明了FeS2/CaO2体系优越的降解作用。而黄铁矿(FeS2)活化PMS的机理也与活化CaO2相似,同样提高PMS与FeS2用量能够有效降解DEP[12]。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202249492_5872_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]11 黄铁矿/ CaO2系统降解DEP途径[13][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202250761_2918_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]12 黄铁矿/CaO2体系降解DEP:(a)不同反应体系中DEP的降解动力学;(b)黄铁矿/ CaO2系统中对DEP降解的影响。[13][/align]Xiaolei Wang等[14]则是主要探究了CuS催化PMS体系降解DEP的效率(图2[color=black][/color]13降解途径)。控制温度在25°C下及pH=5,对比了CuS/PMS体系与CuS/H2O2体系等不难发现,CuS/PMS体系降解效率非常好(图2[color=black][/color]14 a)。同样用DMPO检测OH,也可以发现CuS/PMS体系有较强的响应信号。所以证实了此体系也是通过OH机理降解DEP。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202252431_7421_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]13 CuS / PMS体系降解DEP途径[14][/align][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202252169_8666_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图2[color=black][/color]14 CuS/PMS降解DEP:(a)不同氧化剂对DEP降解的动力学;(b)不同反应体系的EPR光谱。[14][/align]2.2.3[color=black]、[/color]臭氧氧化降解方法臭氧降解DEP机理其实和上述降解机理相似,即产生OH进而降解DEP。Mansouri Lobna等[15]对其也进行了研究。我们可以发现单独使用O3也可以有效的降解DEP(图215 a),并且在碱性条件下降解效果最好。此外随着DEP浓度降低,O3降解速率增加(图215 b)。对这个体系进行TOC(总有机碳)分析,同样可以发现DEP被完全降解(图215 c)。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202253107_9016_5365519_3.jpg[/img][/align]图215臭氧对DEP的去除效率:(a)在不同的pH值下([DEP]0= 200 mg/L,CO32-?= 0.98×10-4M);(b):在不同的初始DEP浓度下(pH = 7,CO32-?= 0.98×10-4M);(c)去除总有机碳(TOC)(pH = 7,[DEP]0?= 200 mg/L)T = 20±1℃。[15]他们也探究了不同臭氧体系在不同pH下降解DEP的效率(图216),明显可以看出不同pH下O3/Al2O3体系降解效率最好,并且在pH=11时可以完全降解DEP。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202255537_3951_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图216 pH对异相催化臭氧化法DEP去除率的影响[15][/align]2.2.4[color=black]、[/color]本节小结其实从以上的实验探究我们也可以发现金属硫化物是较好的助催化剂,用催化PMS和CaO2的方法降解DEP,比起单独使用H2O2的降解效率要高,并且可使用的pH范围也要比H2O2高,当然这三种物质都要合适的催化剂才能体现出更优越的降解效率。而臭氧氧化降解则适用于碱性环境,在pH=11时还可以完全降解DEP。同时通过控制不同环境因素进行实验也不难发现,在不同环境因素(pH、温度等)对O3氧化、Fenton和类Fenton处理法降解效率有着非常大的影响,所以如果想要高效率降解就要针对不同环境使用不同催化降解DEP的物质。[align=center]第2.3节 光催化降解[/align]2.3.1[color=black]、[/color]光催化降解DEP途径概述光解过程主要的三种途径都是利用紫外光进行降解。一是直接由DEP吸收紫外光进行光降解。二是自由基吸收紫外光与 DEP 发生取代、络合、电子转移等反应。三是土壤中的有机物质经紫外光照射激发,激发态能量传递使DEP降解。2.3.2[color=black]、[/color]不同光催化降解DEP研究虽然在自然光照的条件下,光降解DEP的效率低,但加入催化剂后能够明显提高效率。光催化降解DEP常用的催化剂是TiO2,Mansouri Lobna等[15]假设反应为一级反应,探究了TiO2用量与反应速率的关系。明显看出TiO2用量超过1gL-1时反应速率下降,主要原因是光散射导致光透过性差。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202255138_9474_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图217 TiO2用量对DEP光催化降解的拟一级反应速率常数k的影响[15][/align]实际上TiO2复合型材料光催化性能更好。方媛萍[16]利用CuO/TiO2复合型光催化剂对影响光降解的因素邻苯二甲酸酯类(PAEs)中的DMP、DEP、DBP、DEHP进行了对比实验。除了必要的pH以及催化剂加入量的控制变量实验外,还进一步探究了光照条件。经过5小时的暗反应DEP几乎不降解,而在5小时紫外照射下DEP降解效率达到45.26%,这也充分说明了光照条件也是重要影响因素之一。[align=center]表1[color=black][/color]1 四种不同捏合块构型下流道的物理参数[16][/align][table][tr][td][align=center]化合物[/align][/td][td][align=center]UV[/align][/td][td][align=center]暗反应[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DMP[/align][/td][td][align=center]38.85%[/align][/td][td][align=center]3.25%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DEP[/align][/td][td][align=center]45.26%[/align][/td][td][align=center]0.41%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DBP[/align][/td][td][align=center]51.33%[/align][/td][td][align=center]0.54%[/align][/td][/tr][tr][td][align=center]DEHP[/align][/td][td][align=center]54.60%[/align][/td][td][align=center]0.68%[/align][/td][/tr][/table]戴高鹏等[17]则是探究了DEP分子印迹TiO2纳米管阵列(DM-TNA)光电降解DEP,通过与光催化降解和电化学氧化降解进行对比不难发现(图218),光电降解速率快且降解效率高。[align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/09/202109042202256202_8079_5365519_3.jpg[/img][/align][align=center]图217 三次沉积循环的DM-TNA的(a)电化学氧化、(b)光催化和(c)光电催化降解DEP的活性比较[17][/align]2.3.3[color=black]、本节小结[/color][color=black]光降解DEP一般都是利用紫外光,且若只在紫外光照射下不难发现降解效率仅在50%左右,添加TiO[/color][color=black]2[/color][color=black]催化剂明显降解效率有所提升,而利用TiO[/color][color=black]2[/color][color=black]复合催化材料则是更进一步提升了光降解效率。并且从目前的研究来看,光电降解性能可能要比光降解性能更好,这也不失为一个研究方向。[/color][align=center]结 论[/align]本课题基于近年来各个课题组对邻苯二甲酸二乙酯所作实验研究及理论知识得到以下结论:1、DEP是一种环境激素,对环境中动植物生长起到很大危害,在人们的日常生活中,又由于其作为增塑剂被大量使用,导致人们通过生物聚集、皮肤接触、呼吸等方式摄入DEP,而大量摄入则会影响到人体健康。2、截至目前,微生物降解DEP是最普遍的降解途径,部分微生物能够将DEP作为唯一碳源以及能量,直接将DEP作为营养物质吸收。并且在合适的环境条件及微生物浓度下可以完全降解DEP。3、DEP还可以通过化学氧化降解,其中最重要的就是Fenton效应,但Fenton效应普遍存在循环利用率低,适用pH范围窄等问题,于是产生了类Fenton法,通过加入不同的催化剂活化H2O2、PMS、CaO2等,降解效率显著提升,并且适用pH范围变宽,使得在不同的土壤条件下通过化学氧化降解途径也可以达到高降解效率。4、光降解效率并没有其他化学氧化降解和微生物降解效率高,目前较为优异的光降解催化剂是TiO2,研究表明TiO2复合材料(可加入微量过渡元素氧化物)有着更好的光降解性能。[align=center]参考文献[/align][1] 张政芳. 基于高级氧化技术对邻苯二甲酸二乙酯、草甘膦和四环素的去除研究[D].华南理工大学,2019.[2] Güray Demirta?,Külti?in ?avu?o?lu,Emine Yal?in. 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A comparative study on ozone, hydrogen peroxide and UV based advanced oxidation processes for efficient removal of diethyl phthalate in water.[J]. Journal of hazardous materials,2019,363.[16] 方媛萍. 水体中邻苯二甲酸酯的直接质谱检测及其光催化降解研究[D].吉林大学,2019.[17] 戴高鹏,周京慧,龙家豪,李尊,刘力.分子印迹TiO_2纳米管阵列的制备与选择性光电催化降解邻苯二甲酸二乙酯[J].无机化学学报,2020,36(05):850-856.李鹏,耿孝正.同向啮合双螺杆挤出机捏合块流道三维流场分析[J].中国塑料,2000,14(3):1.

  • 【资料】光催化转化氮氧化物的研究进展

    光催化转化氮氧化物的研究进展 马睿 谭欣 赵林 ( 天津大学环境学院, 天津 300072) 摘要:对光催化转化氮氧化物的研究进展进行了综述。首先介绍了氮氧化物的危害及传统处理方法的缺点以及光催化反应的机理 随后着重介绍了以 TiO2 为催化剂对 NOx 去除的研究进展, 并对其他用于分解氮氧化物新型光催化进行了介绍 最后对应用前景作出 展望。光催化转化氮氧化物的研究分为光催化氧化和光催化还原 2 种, 反应器则主要为固定床反应器和流化床反应器。N 原子的搀 杂、氧空穴的产生以及表面负载 Pt 均能有效地利用可见光, 炭( AC) 、沸石、氧化钙、ZrO2、高岭土等载体也可明显地提高光催化转化 氮氧化物的效率。此外, 植入过渡金属离子沸石, 也可有效地转化氮氧化物。 关键词 TiO2 氮氧化物 光催化 脱除 载体 可见光 进展 中图分类号 O43 文献标识码 A 文章编号 0517- 6611( 2007) 08- 02215- 03目前, 脱除 NOx 的技术措施主要有非催化法和催化还 原法两类[1]。非催化法主要包括湿式吸收法、固体吸附法、电 子束照射法等, 这些方法往往需要复杂的设备、较高的成 本, 且存在二次污染问题。选择性催化还原法是目前主流发 展方向, 但也存在二次污染及要求较高的反应温度等问题。 例如, 在 Ag/Al2O3 催化剂上选择性还原 NO 的最佳操作温 度是 500 ℃[2], 在 Ba/MgO 催化剂上选择性还原 NO 的最佳操 作温度是 700 ℃[3]等。光催化技术是近几年发展起来的一项 空气净化技术, 具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等 优点[4], 笔者对光催化分解氮氧化物的研究进展进行了综述。1 光催化反应机理半导体材料存在能级分布, 当用能量大于半导体禁带 宽度的光照射半导体时, 光激发电子跃迁到导带, 形成导带 电子( e-) , 同时在价带留下空穴( h+) 。由于半导体能带的不 连续性, 电子和空穴的寿命较长, 它们能够在半导体本体和 表面运动, 与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生 氧化还原反应, 而将污染物分解掉。以 TiO2 为例, 它的禁带 宽度为 3.2 eV, 在波长小于 380 nm 光照下, TiO2 的价带电 子被激发到导带上, 产生高活性的电子- 空穴对。图 1 绘出 了受光源照射时半导体内载流子的变化。电子和空穴被光 激发后, 经历多个变化途径, 主要存在俘获和复合两个相互 竞争的过程。光致空穴具有很强的氧化性, 可夺取半导体颗 粒表面吸附的有机物或溶剂中的电子, 使原本不吸收光而 无法被光子直接氧化的物质, 通过光催化剂被活化氧化。光 致电子具有很强的还原性, 能使半导体表面的电子受体被 还原, 这两个过程均为光激活过程。同时迁移到体内和表面 的光致电子和空穴又存在复合的可能, 此为去激活过程, 对 光催化反应无效。空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH-或 H2O 发生作用生成 HO?。HO?是一种活性很高的粒 子, 通常被认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。光生电 子能够与 O2 发生作用生成 HO2?和 O2?-等活性氧类, 这些活 性氧自由基也能参与氧化还原反应。目前对 NOx 的光催化 反应的研究分为光催化氧化和催化分解 2 种。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/03/200903201415_139711_1614854_3.gif[/img]

  • 【原创大赛】催化动力学分光光度法测定药物阿司匹林中的苯酚

    分析了苯酚的相关性质,阐述了苯酚的存在形态、用途及毒性,并介绍了常用的检测方法。通过单因素实验及正交实验探索了催化动力学分光光度法测定苯酚的最佳条件,并测定了药物阿司匹林中的痕量苯酚。结果表明,在反应温度80℃,H2SO4用量0.16mL,反应时间11min,冷却时间5min中测定苯酚,线性范围为0.05-3.0μg/mL,检出限为4.21×10-9μg/L。方法灵敏度高、操作简单、选择性好,用于药物中痕量苯酚的测定,结果满意。实验部分2.1 实验原理阿司匹林药片经过处理后,得到实验样品。在酸性条件下,碘酸钾可以氧化中性红,并且有苯酚存在时,这种氧化过程的速率会大大提高。所以,利用这种反应机理,不同浓度的苯酚对反应速率有明显不同的提高,可以利用分光光度法在420~600nm间测定反应物的吸光度。根据标准曲线法,定量分析计算出阿司匹林样品中痕量苯酚的含量。2.2 仪器及试剂2.2.1主要仪器表2.1 仪器的型号和生产厂家所需仪器型号生产厂家紫外可见分光光度计8453美国安捷伦公司电子分析天平FA2004B上海精密科学仪器有限公司电热恒温水浴锅DK-98-II天津市泰斯特仪器有限公司其他还有50mL、100mL容量瓶,移液管,微量取液器,比色管,温度计,烧杯,玻璃棒等。2.2.2主要试剂表2.2 试剂的质量级别和生产厂家试剂名称试剂规格生产厂家中性红分析纯上海试剂三厂苯酚分析纯莱阳经济技术开发区精细化工厂碘酸钾分析纯[alig

  • 【求助】光催化反应注意事项

    那位大侠在做光催化,能否提供一些光催化实验所需注意的事项,比如反应器与光源的距离,搅拌速率,取样位置等等,拜托啦!!!![em09509]

  • 光催化都用什么光源?分享给大家

    光催化氙灯光源 光化学 模拟日光光源HSX系列氙灯光源,光源内部安装美国进口氙灯灯泡,在高频高压激发下形成弧光放电,点燃时辐射出强而稳定的、从紫外到近红外强烈连续光谱,可见区光色极近似于日光,能量密度高,输出稳定。电源和灯箱分体设计,提高了氙灯光源的便携性。独特的电源电路设计,实现氙灯功率可调;灯箱主体采用国际先进的散热结构,散热效果极佳;光路转向头采用了多次滤光结构,滤除了大量红外光,最大程度地降低红外线在实验中对溶液或样品影响(加热和挥发);滤光转向头兼容多种规格滤光片、透镜;滤光转向头可360°旋转,实现任何方向的光照;智能化的面板设计,操作简单方便。主要特点◣采用美国进口的氙灯灯泡,光能量输出集中,高能量密度,提高了实验效率。◣采用国际先进的散热结构,延长灯泡使用寿命,最高达3000小时。◣高效的电光转换效率,输出高能量平行光,总光功率达50W。◣简易的光学结构,可以提供不同波段、指定波长的光谱,满足多样化使用需求。◣模块化的设计极大提高了产品的安全性和稳定性,可实现长时间的连续照射。◣出光口兼容多种规格、品牌的国内外滤光片和透镜(如:25.4mm,50.8mm,,M52,M62等)。主要应用此系列氙灯光源广泛应用于光解水产氢、光化学催化、二氧化碳制甲醇、光化学合成、光降解污染物、水污染处理、生物光照,光学检测、各类模拟日光可见光加速实验、紫外波段加速实验等研究领域。光谱曲线技术参数主要参数HSX-F300 HSX-UV300输入功率Power(Watts)300W(180W~320W)300W(180W~320W)工作电流Current (Amps DC)21A(10A~22A[/colo

  • 光催化产氢光强校准

    [color=#444444]请问一下,做光催化产氢性能实验之前,是不是要校准氙灯(300W)的光强?用什么仪器校准?在什么位置处校准?校准到什么程度才算是校准成功?请各位前辈帮忙解答一下,谢谢![/color]

  • 硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚的HPLC产物分析,峰分不开

    硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚的HPLC产物分析,峰分不开

    [color=#444444]用的安捷伦1200的液相色谱,C18柱子,一开始峰形还可以,虽然前几个峰比较紧,但至少分的很清楚。[/color][color=#444444]但后来柱压太高之后换了过滤白头,柱压就恢复正常了。但之后的实验中,峰跑的就很分不开,一开始以为是实验结果不好的问题。后来我重复了以前较好的一组实验,重复几次检测得到的峰都是分不太开,我开始怀疑是不是液相哪里还是有问题,还是堵着或者怎样的。按安捷伦客服说的,用乙腈冲洗了几遍还是没有效果,换了一根新柱子效果也还是不太好。[/color][color=#444444]另外,关于这个实验的后处理,我在网上没有找到很详细的方案,所以就只是把产物过滤再稀释了一下进样,也不知道这种方式是否合理。[/color][color=#444444]诚信地请教各位,对我这个现象有没有什么建议或者想法,还是说是实验哪里除了问题。[/color][color=#444444]不管是液相色谱分析方面的,或者是硝基苯催化加氢合成对氨基苯酚实验方面的建议,都可以提供给我。[/color][color=#444444]万分感谢大家[/color][color=#444444]现在分不开的[/color][color=#444444][img=,690,516]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906111111089051_1977_1848218_3.jpg!w690x516.jpg[/img][img=,690,516]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/06/201906111111338702_8712_1848218_3.jpg!w690x516.jpg[/img][/color][color=#444444]以前能分开的[/color]

  • 【求助】TiO2光催化氧化处理废水

    本人想用TiO2光催化氧化处理含酚废水,有几个问题请教大家:请问1)市售粉末状TiO2不处理可以直接使用吗?或使用前该怎样处理?2)如果同时使用双氧水和FeSO4,反应结束后,怎样除去多余的双氧水和FeSO4?谢谢。

  • 国外在抑制金红石型纳米二氧化钛的光催化的文献有哪些

    如题,我找了很多的文献,只要是纳米二氧化钛的,几乎都是要提高它在可见光区的光催化,而不是抑制光催化,二氧化钛除了是光催化剂外也是白色颜料,我研究的是抑制它作为颜料时的光催化性能,使之更具有耐候性。请大家帮忙找找,要国外的哦

  • 【求助】光催化还原产物定量分析

    各位老师好,我想请教一个问题:光催化还原CO2,尾气排放中有CO生成,液相产物有甲酸等。那么,在不知道进入气相色谱的气体量是多少的情况下,该如何定量分析CO有多少呢?或是哪位老师能给个测定气相产物的方法呢?先谢谢各位老师了

  • 降解氨氮紫外测试

    做光催化降解氨氮紫外测试时,吸光度出现异常情况,无论是纳什试剂还是水杨酸法,之后的某几个小时的吸光度先降低再升高,甚至超过初始值,这是怎么回事,来个大神解释一下

  • 光催化产氢出现的色谱峰

    光催化产氢出现的色谱峰

    大家好 我做光催化产氢 加的水和甲醇 没有加催化剂 但还是出现了两个峰 请问是什么原因呢?能否确定是哪种物质?色谱型号是福立GC9720 检测器是TCD 用了空气发生器 载气是氩气[img=,690,545]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210081809066610_9574_5577143_3.png!w690x545.jpg[/img]

  • 光催化汞灯光源和氙灯光源都有哪些特点?

    [color=#000000]氙灯是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源,其发出的光为连续光谱,从200 nm~2000 nm都有能量分布,也就是说从紫外光到红外光的能量输出都是不间断的,尤其在可见光谱区,氙灯的能量分布特性和太阳光谱的能量分布特性极为相似。[/color][color=#000000]因此国内外的学者常将氙灯作为太阳光的模拟光源,比如在光催化分解水制氢/氧/全分解水、co?还原、光降解等各类光催化实验中,氙灯光源就经常出镜。[/color][color=#000000]常用设备有:泊菲莱科技的[url=https://www.perfectlight.cn/product/detail/id/16.html]pls-sxe 300[/url]、[url=https://www.perfectlight.cn/product/detail/id/28.html]pls-sxe 300d[/url]、[url=https://www.perfectlight.cn/product/detail/id/72.html]microsolar 300氙灯光源[/url]。[/color][color=#000000]氙灯光谱中紫外的成分虽然没有汞灯强,但这并非意味着在需要紫外光的实验中就没氙灯的一席之地了。 pls-sxe 300uv、pls-sxe 300duv、microsolar 300(紫外加强型)氙灯光源就可以应用在偏重高能量紫外连续分布的研究中,比如模拟阳光中的紫外部分并做紫外加速实验等,这3款设备就可以解决以往紫外光实验中过于依赖汞灯光源的状况,并实现了一台光源同时具备研究紫外光和可见光的能力。 需要重点强调的是,紫外加强型的氙灯光源在紫外区的能量是连续分布的,并不像汞灯只有某几个特征峰的线光谱。[/color][url=https://perfectlight.cn/productcat/c_14_p_1.html]?点击了解氙灯更多详情[/url][color=#000000]除此之外,氙灯在[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]区(800 nm~1200 nm)有很强的能量分布,所以氙灯也可以作为红外光源使用。 [/color][color=#000000]氙灯具备如下特点:[/color][color=#000000]1.光谱形态接近太阳光谱 [/color][color=#000000]在光谱图中,可以清楚的看到太阳光谱与氙灯光谱的相似程度,如果有更高的需求,氙灯光源还可以搭配全反射滤光片+am 1.5g滤光片的形式来获得更高拟合度的太阳光谱。 [/color][color=#000000]2.连续光谱 [/color][color=#000000]氙灯光源为连续光谱,当实验中需要连续光谱时,选氙灯就非常合适。 不过氙灯光源可以通过滤光片、单色仪等配件实现窄带波长的输出,来用于量子效率的测量。目前泊菲莱科技在售的单色光滤光片共有15种,包含紫外、可见光区的常用波长。[/color][color=#000000]3.更高的光功率密度[/color][color=#000000]氙灯光源在其出光口位置,光功率密度可达1500 mw/cm2,远高于太阳光的光功率密度100 mw/cm2,因此,氙灯光源在光催化实验中,能够更好的促进反应的进行。 到这里,氙灯光源的特点就介绍完了,接下来一起来看看汞灯光源。[/color][color=#000000]汞灯是利用汞放电时产生汞蒸气获得可见光的电光源,汞灯的光谱偏向于紫外区域,当一些实验中的催化剂只有紫外光响应,没有可见光响应时,就可考虑采用汞灯作为光源来模拟紫外光,比如tio?只有在紫外光下才能被激发产生电子空穴对,才会有较好的光催化性能。 推荐设备:泊菲莱chf-xm系列汞灯光源,有250 w和500 w两款可选。[/color][color=#000000]与氙灯不同的是,汞灯所发出的光其光谱为特征谱线,典型波长为254 nm、313 nm、550 nm等,汞灯的输出光谱与汞蒸气的填充压力有关。 [/color][color=#000000]汞灯可分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯3种:[/color][color=#000000][/color][color=#000000]低压汞灯点燃时汞蒸气压1 mpa,该灯从长波紫外到可见光都有很强的辐射,主要辐射波长在546.1 nm。[/color][color=#000000]关于氙灯光源和汞灯光源的内容很多,若有相关问题,可通过泊菲莱科技在线客服咨询![/color]

  • 异佛尔酮均相催化芳构化合成3,5-二甲基苯酚及衍生物的工艺研究与4-氨基-3,5-二甲基苯酚的合成方法

    [b]【序号】:1【作者】:[font=宋体][color=#414141]马超[/color][/font]【题名】:[font=宋体][size=12px]异佛尔酮均相催化芳构化合成3,5-二甲基苯酚及衍生物的工艺研究与4-氨基-3,5-二甲基苯酚的合成方法[/size][/font]【期刊】:[font=宋体][color=#414141]西北大学 硕士论文 [/color][/font]【年、卷、期、起止页码】:[b][font=宋体][color=#414141]2012年[/color][/font][/b]【全文链接】:https://xuewen.cnki.net/ArticleCatalog.aspx?filename=1013136376.nh&dbtype=CMFD&dbname=CMFD201301[/b]

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