光催化膜分离集成反应器及其应用

光催化-膜分离集成反应器及其应用作者：崔鹏，赵先治，周民杰，王龙德，CUIPeng，ZHAOXianzhi，ZHOUMinjie，WANGLongde作者单位：合肥工业大学化工学院,安徽,合肥,230009刊名：催化学报英文刊名：CHINESEJOURNALOFCATALYSIS年，卷(期)：2006，27(9)引用次数：8次参考文献(9条)1.FreudenhammerH.BahnemannD.BousselmiLGeissenS-UGhrabiASalehFSi-SalahASiemonUVogelpohlA1997(04)2.VamathevanV.AmalR.BeydounD.LowGMcEvoyetS查看详情2002(1-3)3.AranaJ.MartinezNietoJL.HerreraMeliánJADonaRodriguezJMGonzálezDiazOPérezPenaJBergasaOAlvarezCMéndezJ2004(06)4.MillsA.LeHunteS查看详情1997(01)5.BahnemannDW.KholuiskayaSN.DillertR.KulakAIKokorinAI查看详情2002(02)6.XiWM.GeissenS-U查看详情2001(05)7.LiJH.FuHJ.FuLX.HaoJM查看详情[期刊论文]-ChineseJournalofCatalysis2005(06)8.YuJG.ZhaoXJ.ZhaoQN查看详情2000(1-2)9.HaarstrickA.KutOM.HeinzleE查看详情1996(03)相似文献(10条)1.期刊论文苑春.彭兵.柴立元.韦顺文.于延芬.苏维丰载银二氧化钛光催化杀菌性能的研究-应用化工2005,34(1)以偏钛酸为前驱体,浸渍一定浓度的硝酸银溶液,用热沉积法制备出载银二氧化钛.用XRD测定载银二氧化钛的结构,扫描电镜观测形貌,研究了载银量、光强、二氧化钛浓度、细菌浓度对光催化杀菌的影响.结果表明:制备的粉体为超细锐钛矿型二氧化钛,颗粒为均匀的类球形,粒度约为100～200nm.在二氧化钛颗粒上负载约1.6%的银可以扩展光源利用范围至可见光,光催化作用与银协同杀菌;但银量过高,则主要体现银的杀菌效果.光强增加,杀菌效果提高;二氧化钛的浓度为1.5g/L时杀菌效果最好;细菌浓度低于106细胞/mL时,载银二氧化钛杀菌率可以达到90%以上.2.学位论文谢一兵二氧化钛纳米晶的光敏化修饰及光催化反应器设计2003该论文从光催化剂的研究入手,在温和条件制备具有二氧化钛纳米晶的基础上,建立了水溶胶相光催化反应体系;鉴于拓宽光谱响应的要求,采用镧系金属离子与光敏染料修饰的两种方法对二氧化钛进行可见光的光敏化改性研究;反应器是多相光催化氧化技术实际应用的前提,在充分研究二氧化钛光催化作用因素的基础上设计研制了高效光催化反应器.所有这些研究的根本目的是寻求可以适合实际工程应用的、性能优异的高效光催化反应体系与装置.其主要研究工作如下:1.改进二氧化钛纳米晶的制备技术.改变传统的高温烧结处理制备二氧化钛纳米晶的方法,采用化学共沉淀-胶溶法,在温和条件下就可以制备出颗粒小、分散性好、晶体相完整的二氧化钛纳米晶.2.建立新的多相光催化反应体系.在实验制备锐钛矿型晶体结构二氧化钛溶胶颗粒的基础上,建立了效能更高的水溶胶相光催化反应体系,它整合了悬浮相反应体系与固定相反应体系的优点.3.研制以可见光为驱动力的光催化技术.采用具有多变价特性的镧系金属离子(Eu'3+,Nd'3+,Ce'4+)对二氧化钛进行表面修饰与晶格掺杂的改性研究,改变二氧化钛宽带隙能结构,可以直接降低二氧化钛激发能;另外,采用光能转化效率更高的光敏染料对二氧化钛纳米晶进行异质敏化修饰,可以间接降低二氧化钛激发能.这两种敏化方法大大拓宽了催化剂的光谱响应范围,使改性二氧化钛具有很好的可见光光敏化-光催化活性.4.提高多相光催化反应的效率.镧系元素修饰二氧化钛后改变了溶胶颗粒的表面电荷特性与表面电子陷阱特性,极大地促进了二氧化钛催化剂对有机物的界面吸附效果以及二氧化钛颗粒表面对光生电子捕获能力,使多相光催化反应可以更有效地进行.在相同实验条件下降解有机染料的实验中,可见光激发ion-TiO,2纳米晶的光催化活性优于纯TiO,2纳米晶.5.探讨激发光源对二氧化钛光催化反应效率的影响.在Dye/TiO,2或Dye/ion-TiO,2的水溶胶反应体系,紫外光和可见光都能有效激发染料进行光催化降解反应,但是由于降解机理上的差异导致在紫外光作用条件下的降解效率明显优于可见光作用条件下的调解效率.激发电子在传输和转移路径上,两者有本质的区别,紫外光激发下的直接光催化氧化作用中,电子可以直接由TiO,2价带被激发至导带;可见光激发下光敏化-光催化氧化作用中,电子首先在染料分子上被激发至激发态,然后激发电子再由染料分子转移到TiO,2导带.而不同主波长的紫外光对TiO,2或ion-TiO,2光催化反应效率影响很小.6.提出多次循环回用纳米颗粒光催化的新方法.利用二氧化钛溶胶对酸碱度很敏感,通过改变水溶胶相反应介质pH值的方法可以有效实现二氧化钛纳米颗粒的回收和再分散效果,使得二氧化钛水溶胶相光催化反应可以循环进行下去,很好地克服了二氧化钛纳米颗粒在水介质中回收-回用问题.7.提出可见光敏化二氧化钛的光催化-光降解反应机理.通过采用光电化学特性实验来表征Dye-TiO,2(orion-TiO,2)异质相界面的电子转移过程,对二氧化钛纳米晶催化降解光敏类有机物(染料分子)与非光敏类有机物(苯酚)的各种光催化氧化反应体系进行研究,提出了可见光激发下光催化降解有机物的反应机理:染料敏化二氧化钛的光敏化-光催化降解作用机理、镧系离子晶格掺杂二氧化钛的自敏化-光催化降解作用机理以及镁系离子修饰二氧化钛对非光敏类有机物实现二氧化钛表面亚能级结构的光敏化-光催化降解作用机理.8.设计出高效低能耗的光催化反应器.优化多相光催化过程中影响传光、传质效率的各种关键因素,设计了基于固定相纳米二氧化钛薄膜的多重石英管分布式光催化模型反应器,在此基础上放大设计了工业应用型光催化反应器,并对效能更高的集成型管光反应器与光纤型反应器进行了初步的探讨.3.期刊论文沈迅伟.袁春伟基于二氧化钛多相光催化的环境净化技术研究及进展-东南大学学报（自然科学版）2004,34(6)对二氧化钛环境光催化的最新研究进展进行了综述.其中包括:给水的净化、有毒废水的治理、大气净化和光催化杀菌消毒等方面.针对光催化过程的研究现状与一些尚待解决的问题,着重讨论了辐射传递模型、光催化反应器、协同效应以及二氧化钛光催化的基本原理,同时也介绍了本课题组研制开发的新型光催化反应器.4.期刊论文武荣国.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-楚雄师专学报2001,16(3)通过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的因素、提高光催化效率方法、在污水处理中的应用及研究方向等六个方面综述,说明TiO2光催化在废水有机污染物处理中有广阔的应用前景.5.学位论文李晓丹微弧氧化法制备二氧化钛薄膜的光催化性能及改性研究2006近年来，逐渐发展起来的光催化氧化法治理水中的各种污染物，因其具有能耗低、操作简便、可减少二次污染等优点，引起了研究者的广泛关注，被认为是实现人类可持续发展的环境友好的水处理技术。本文研究了采用微弧氧化法直接制备二氧化钛光催化薄膜的工艺条件；考查了影响光催化薄膜催化性能的外部因素；并探讨了离子浸渍与电解液修饰对二氧化钛光催化薄膜催化性能的影响。应用微弧氧化技术制备二氧化钛光催化薄膜。利用正交实验方法研究了微弧氧化法制备二氧化钛光催化薄膜的最佳工艺条件，确定为Na3PO4电解液浓度8g/L，微弧氧化电压290V，微弧氧化时间4min。SEM、XRD和Raman分析表明，所制备的二氧化钛薄膜表面成膜均匀，有微弧放电形成的凹洞，其平均粒径为2.3nm，相组成为100％锐钛矿结构。对二氧化钛光催化薄膜光催化降解亚甲基蓝的动力学研究表明，本实验所制备的二氧化钛光催化薄膜，可将50ml浓度为2.5mg/L的亚甲基蓝溶液在紫外光照下的分解速率提高一倍，连续紫外光照2小时，降解率可达50％以上。对亚甲基蓝溶液的光催化降解率随光照强度的增加、催化剂用量的增加、反应时间的延长以及曝气量的增加而增加。微弧氧化法制备的二氧化钛光催化薄膜对亚甲基蓝溶液的光催化效果好于其它有机染料溶液。为了进一步提高二氧化钛光催化薄膜的活性，采用了不同离子浸渍修饰的方法对二氧化钛光催化薄膜进行改性研究。实验结果表明过渡金属、重金属及稀土元素浸渍修饰均可不同程度提高二氧化钛光催化薄膜的光催化性能，其中Fe、Ag、Cu掺杂可使光催化2小时的降解率提高10个百分点以上，Dy掺杂可使降解率提高20个百分点以上；利用酸浸渍进行氢离子修饰可提高二氧化钛光催化薄膜的光催化性能，其中H3PO4修饰效果最好。浸渍时间及浸渍离子浓度对修饰效果有一定影响，修饰后的二氧化钛薄膜光催化降解率随浸渍时间的延长以及浸渍离子浓度的增加而呈先增加、后降低的趋势，对不同浸渍离子均存在最佳浸渍时间及浓度。XRD分析及SEM分析结果表明离子浸渍修饰法可使修饰离子掺入二氧化钛晶格。同时掺杂可使薄膜中二氧化钛粒径减小。为了提高二氧化钛光催化薄膜的催化活性，在微弧氧化过程中，采用直接向电解液中添加各种氧化物的方法对薄膜进行改性。实验结果表明过渡金属、重金属及稀土元素对二氧化钛光催化薄膜掺杂改性可不同程度影响薄膜的光催化性能，其中V、Ag、Ce掺杂可使光催化2小时的降解率提高10个百分点以上。采用半导体掺杂也能很好地提高二氧化钛光催化薄膜的光催化性能，其中以SnO2效果最好。从上述改性物质中选取有代表性的V2O5、SnO2，考察不同掺杂量对光催化活性的影响。实验表明V2O5添加量在0.5mmol或SnO2添加量在1.0mmol时，生成的二氧化钛光催化薄膜光催化效果最好。XRD及SEM分析表明掺杂改性离子进入二氧化钛晶格，改性后的二氧化钛光催化薄膜粒径减小，保持锐钛矿晶形不变且薄膜表面增厚，微弧放电形成的孔道变小，表面积增加。实验结果充分证明，微弧氧化法制备的二氧化钛薄膜具有很好的光催化性能，该方法工艺简单，效率高，具有较好的应用前景。6.期刊论文郑华荣二氧化钛光催化口罩的研制和性能-福建化工2003,(4)利用Sol-Gel法制得二氧化铁溶胶,将其涂覆在普通脱脂纱布口罩外表面并烘干,可以在普通口罩外表面得到具备光催化抗菌功能的二氧化钛涂层,此口罩即为光催化抗菌口罩.实验表明,与普通口罩相比,光催化抗菌口罩除了有良好的杀菌功能外,还具有较好的过滤性能和抗湿性能,并且对人的面部皮肤无刺激有害作用.光催化抗菌口罩制备工艺简单,在预防呼吸道疾病传染方面具有良好的应用前景.7.会议论文郭婷.李芳柏.林兰稳二氧化钛光催化技术防治农作物真菌病害2004文章以几种常见果蔬真菌病害为靶标,研究了二氧化钛光催化技术防治农作物的真菌病害的效果,为扩展二氧化钛光催化技术在农业环保领域的应用提供了实验依据.8.学位论文王延宗二氧化钛纳米结构的制备及光催化研究2006二氧化钛由于其廉价、无毒、化学稳定性和其他的优异的物理化学性能，以及二氧化钛纳米材料在光催化、染料敏化太阳能电池、传感器、光学、生物等方面的潜在的应用，受到人们的广泛关注。尤其随着环境污染的日益严重，高效、无二次污染的纳米二氧化钛的光催化研究成为了人们研究的热点，其中高比表面积的纳米二氧化钛催化剂的制备是一个重要的研究方向。我们所做的工作主要有以下几个方面：1.钛片阳极氧化方法制备二氧化钛纳米管阵列及光催化研究为了解决目前用钛片阳极氧化方法所制备的二氧化钛纳米管阵列普遍较短的问题，我们采用含氟粒子的乳酸作为电解液，相对于氢氟酸水溶液，有效的降低了制备过程中的腐蚀速度，从而使所制备的二氧化钛纳米管阵列从几百纳