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负载杂多酸聚砜光催化膜的制备及其可见光催化性能

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天津工业大学学报 2018年第6期37卷 1-7页

作者：孟建强郝婷玉马六甲天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387

针对可见光催化剂磷钼酸(POM)回收困难的问题,将离子液体单体1-(4-乙烯基苯基)-3-甲基咪唑氯化物(VBMC)在聚砜(PSF)铸膜液内原位聚合,通过相转化法得到具有互穿网络结构的PSF-PVBMC交联膜,并通过电荷交换作用实现磷钼酸在膜表面的固载,... 详细信息

针对可见光催化剂磷钼酸(POM)回收困难的问题,将离子液体单体1-(4-乙烯基苯基)-3-甲基咪唑氯化物(VBMC)在聚砜(PSF)铸膜液内原位聚合,通过相转化法得到具有互穿网络结构的PSF-PVBMC交联膜,并通过电荷交换作用实现磷钼酸在膜表面的固载,得到PSF-PVBMC-POM光催化膜.通过1H-NMR、ATR-FTIR、XPS、SEM等方法对膜结构与性能进行表征,采用该膜对酸性橙Ⅱ进行可见光降解,考察其降解性能及可重复利用性.结果表明:磷钼酸均匀固载在PSF-PVBMC-POM光催化膜上,VBMC含量为6.56 g时,磷钼酸负载量达到最大值0.9 g/cm2;酸性条件更有利于该光催化膜对染料进行降解,pH=1时膜对0.1 g/L酸性橙Ⅱ溶液的降解效率在120 min内达到93%;重复降解20个循环后,膜对酸性橙的降解率仍保持在90%左右.

关键词：光催化膜可见光催化聚离子液体杂多酸磷钼酸

TiO_(2)@ZIF-8-HP(AN-MA)光催化膜的制备及其性能

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天津工业大学学报 2021年第3期40卷 1-9页

作者：韩娜张浩然张雅琪谭林立天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387

为优化聚丙烯腈基光催化膜在可见光下的光催化性能,以羧基化二氧化钛(TiO_(2))和咪唑沸石骨架(ZIF-8)为原料,成功制备了一种新型异质结光催化剂TiO_(2)@ZIF-8,并以热诱导相分离法(TIPS)制备的聚丙烯腈-丙烯酸甲酯(P(AN-MA))膜为基膜,经... 详细信息

为优化聚丙烯腈基光催化膜在可见光下的光催化性能,以羧基化二氧化钛(TiO_(2))和咪唑沸石骨架(ZIF-8)为原料,成功制备了一种新型异质结光催化剂TiO_(2)@ZIF-8,并以热诱导相分离法(TIPS)制备的聚丙烯腈-丙烯酸甲酯(P(AN-MA))膜为基膜,经碱性水解和氢键自组装得到TiO_(2)@ZIF-8-HP(AN-MA)光催化膜,并采用XRD、红外光谱仪、扫描电镜等方法对复合膜的光催化性能进行分析。结果表明:成功制备的TiO_(2)@ZIF-8在可见光波段表现出了优异的吸光优势,在氢键的作用下,以氢键自组装法将TiO_(2)@ZIF-8锚定在P(AN-MA)基膜的表面;与TiO_(2)@HP(AN-MA)膜相比,TiO_(2)@ZIF-8-HP(AN-MA)膜对罗丹明B溶液的吸附能力从7.5%提高到19.1%,可见光下光催化膜的降解效率从61.2%提高到99.2%;TiO_(2)@HP(AN-MA)膜也具有良好的可循环性,经过4个循环的测试,仍能保持90%以上的降解罗丹明B的效率。

关键词：聚(丙烯腈-丙烯酸甲酯) 异质结光催化剂氢键自组法可见光催化光催化膜罗丹明B

石英棒负载TiO_2光催化膜的制备、表征与降解性能

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环境污染治理技术与设备 2005年第1期6卷 36-39页

作者：仇雁翎马俊华赵建夫李田陈爱平同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092 华东理工大学超细材料教育部重点实验室上海200237

利用浸涂法在石英光导棒上制得了TiO2 光催化膜。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)等方法对膜的形貌和晶相组成进行了表征 ,以苯酚为模型污染物考察了膜的活性。结果表明 ,所制得的TiO2 膜催化剂主要由锐钛矿和金红石 2种晶相组成 ;... 详细信息

利用浸涂法在石英光导棒上制得了TiO2 光催化膜。用扫描电镜 (SEM)、X射线衍射 (XRD)等方法对膜的形貌和晶相组成进行了表征 ,以苯酚为模型污染物考察了膜的活性。结果表明 ,所制得的TiO2 膜催化剂主要由锐钛矿和金红石 2种晶相组成 ;光催化降解苯酚的效果明显优于直接光解 ;当苯酚初始浓度为 0 98mg/L时 ,反应 2 5h后的降解率为 86 %。

关键词：光催化膜膜催化表征苯酚 TiO2膜浸涂制备晶相组成光导降解性能

玻纤负载TiO_(2)/g-C_(3)N_(4)光催化膜的制备及降解染料性能

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天津工业大学学报 2023年第6期42卷 47-53页

作者：高海燕安仁德赵永男天津工业大学天津市先进纤维与储能技术重点实验室天津300387 天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室天津300071

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO_(2)/gC_(3)N_(4)光催化膜(命名为TCNGF)。TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测... 详细信息

为解决光催化剂效率不高、粉末难回收且易造成二次污染等问题,采用浸渍法制备了玻璃纤维负载TiO_(2)/gC_(3)N_(4)光催化膜(命名为TCNGF)。TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)纳米颗粒通过静电自组装在玻璃纤维表面形成了均匀无裂痕的薄膜,重量法测得催化剂负载量(质量分数)为4%。降解实验结果表明:以TCNGF为催化剂,在模拟太阳光下,10 mg/L的罗丹明B(RhB)溶液在40 min的降解率达到98%,4次循环降解实验的脱色降解率均高于99%,且溶液中无絮状沉淀产生,表明催化剂优异的催化活性、附着牢度和循环稳定性。催化结果表明:适量提高TiO_(2)和g-C_(3)N_(4)的质量比,催化膜内异质结量增多,促使光生活性自由基增多,染料降解速率增快;初始染料浓度对TCNGF光催化降解性能无明显影响。自由基捕获实验证明:超氧自由基(·O_(2)~-)和羟基自由基(·OH)在光催化反应过程中为主要活性物种;光催化反应机理研究表明,TCNGF属于Z型光催化体系。

关键词：浸渍法 TiO_(2) g-C_(3)N_(4) 玻璃纤维光催化剂染料降解光催化膜

溶胶-凝胶法制备TiO_2复合陶瓷光催化膜——制备前驱物对膜性质的影响

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功能材料 2000年第5期31卷 536-538页

作者：张玉红吴鸣熊国兴吴合进杨维慎中国科学院大连化学物理研究所催化基础研究重点实验室辽宁大连116023

利用溶胶 -凝胶法分别以异丙醇钛和TiCl4 为原料制备两种不同的二氧化钛溶胶 ,浸涂在陶瓷膜上 ,形成TiO2 复合陶瓷光催化膜。通过应用QELS、XRD、BET、SEM、UV -vis和荧光光谱等方法考察溶胶制备的前驱液对膜制备过程中的化学物理性质 ... 详细信息

利用溶胶 -凝胶法分别以异丙醇钛和TiCl4 为原料制备两种不同的二氧化钛溶胶 ,浸涂在陶瓷膜上 ,形成TiO2 复合陶瓷光催化膜。通过应用QELS、XRD、BET、SEM、UV -vis和荧光光谱等方法考察溶胶制备的前驱液对膜制备过程中的化学物理性质 ,膜结构和光学性质的影响 ,发现由异丙醇钛制备的溶胶粒度小而均一 ,能够在陶瓷基膜上可以形成致密的孔分布均一窄小的TiO2 膜 ,并且其吸收光谱和荧光光谱发生“蓝移”现象 ,具有明显的量子尺寸效应。

关键词：溶胶-凝胶二氧化钛复合陶瓷膜光催化膜

Fe2O3/PVDF光催化膜的制备及降解苯酚研究

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水处理技术 2020年第5期46卷 36-40页

作者：刘全諹齐明亮吕国琴马啸宙土鹏政周海祎甘肃省生态环境科学设计研究院 730020 甘肃省环境科学学会 730020 兰州森新环境科技有限公司甘肃兰州730000

采用具有压电效应的聚偏氟乙烯(PVDF)为基底,以窄带系的Fe2O3为吸光主体,制备出了Fe2O3/PVDF光催化膜,采用X射线衍射仪(XRD)、电化学测试等对其进行结构表征和光电性能测试,并用于光催化降解苯酚。结果表明,与单一的Fe2O3相比,复合薄膜... 详细信息

采用具有压电效应的聚偏氟乙烯(PVDF)为基底,以窄带系的Fe2O3为吸光主体,制备出了Fe2O3/PVDF光催化膜,采用X射线衍射仪(XRD)、电化学测试等对其进行结构表征和光电性能测试,并用于光催化降解苯酚。结果表明,与单一的Fe2O3相比,复合薄膜的光生电荷分离效率显著提高。这与PVDF受力情况下能够产生一定的负电压,进而诱导空穴向催化剂表面迁移有关。Fe2O3/PVDF表现出显著改善的光催化降解苯酚性能,在搅拌条件下,Fe2O3/PVDF薄膜样品的1 h内对苯酚去除率可达到59.8%,最高约为单一Fe2O3的2倍。所制备的光催化膜在5次循环使用后性能没有明显衰减,说明其在重复使用上具有优势。

关键词： Fe2O3 聚偏氟乙烯光催化膜光生电荷分离苯酚降解

改性g-C3N4光催化膜对有机污染物的去除性能及膜自清洁能力研究

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改性g-C3N4光催化膜对有机污染物的去除性能及膜自清洁能力研究

作者：胡江霖湖南大学

学位级别：硕士

随着社会经济和技术的发展,大量产生有毒有害的化学物质,如可溶性有机染料、抗生素和塑料废物等,导致了全球水污染危机加剧。膜分离技术作为一种高效安全的水处理手段,已被广泛使用,但是在长时间的过滤过程中,污染物在膜表面的积累,导... 详细信息

随着社会经济和技术的发展,大量产生有毒有害的化学物质,如可溶性有机染料、抗生素和塑料废物等,导致了全球水污染危机加剧。膜分离技术作为一种高效安全的水处理手段,已被广泛使用,但是在长时间的过滤过程中,污染物在膜表面的积累,导致膜孔堵塞,形成膜污染,缩短膜的使用寿命、增加运行成本、降低污染物的处理效率,限制膜在污水处理中的大规模应用。最近,光催化技术与膜分离技术的结合已经引起了人们的关注,光催化膜使传统的膜不仅具有分离选择性能,并且能在光照下降解污染物,还使膜实现自清洁、缓解膜污染程度的功能。本文进行了改性g-CN光催化膜对有机污染物的去除性能及膜自清洁能力研究。首先,本研究以二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂,以三聚氰胺、三聚氰酸和尿素溶解在DMSO中形成的超分子聚集体作为前驱体,制备了具有优异光催化性能的MCU(DMSO)-CN材料,并将其真空过滤作为光催化层负载在PVDF膜上,随后,依次过滤聚乙二醇和戊二醛作为交联剂,制备得到不同MCU-CN含量的MCU-CN/PVDF膜。其次,用AFM和FE-SEM对MCU-CN/PVDF膜进行表征,并检测了光催化膜的孔径、截留性能、纯水通量、光催化性能、自清洁性能。结果表明,随着MCU-CN含量的增大,膜通量逐渐减小。采用静态实验评估MCU-CN/PVDF光催化膜对罗丹明B和盐酸四环素降解的光催化效率分别为84.24%和71.26%,分别是原PVDF膜的8倍和61倍。用四阶段过滤体系来评估光催化膜的自清洁性能,测定通量恢复率(FRR)。过滤1wt%海藻酸溶液,被完全污染的MCU-CN/PVDF膜在可见光照射(λ>420nm)30分钟后,FRR最大可达到91%。同时,可见光照射后,可逆污染阻力(Rr)的比重超过不可逆污染阻力(Rir),占主要地位,表明MCU-CN/PVDF膜在光照后可以缓解膜污染的程度。这种利用光催化剂MCU-CN对膜进行改性的新方法,使我们对光催化膜的光催化和自清洁性能有了新的认识,为其广泛应用提供了理论依据。

关键词：光催化膜可见光改性g-C3N4 膜光催化性能自清洁性能

强化传递型Zr掺杂有序介孔SiO2/void/TiO2填充PVDF光催化膜的研究

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强化传递型Zr掺杂有序介孔SiO2/void/TiO2填充PVDF光催化膜的研究

作者：张超天津大学

学位级别：硕士

TiO2光催化剂因具有高活性、安全无毒、化学性质稳定等优点而被认为是一种极具发展前景的污水处理技术。但在实际应用中，TiO2粒子因粒径过小，导致回收繁琐，且易造成二次污染。目前，在TiO2粒子表面包覆一层SiO2层，制备具有纳米空隙... 详细信息

TiO2光催化剂因具有高活性、安全无毒、化学性质稳定等优点而被认为是一种极具发展前景的污水处理技术。但在实际应用中，TiO2粒子因粒径过小，导致回收繁琐，且易造成二次污染。目前，在TiO2粒子表面包覆一层SiO2层，制备具有纳米空隙结构的SiO2/void/TiO2，而后将其均匀填充到有机载体中，可以较好的解决TiO2粒子固定化和有机载体降解等问题。但是TiO2光催化剂的实际应用受到了SiO2外壳孔道的亲水亲油性和孔道尺寸大小等影响，导致光催化过程中SiO2外壳孔道形成的水通路传质能力较弱，从而降低传质和传光效率，光催化效果较差。因此在光催化过程中提高传质传光效率非常具有意义。本论文在P123和油酸的协同作用下，氧氯化锆和正硅酸乙酯在TiO2粒子表面共水解形成有序介孔且孔道方向沿径向分布的掺杂Zr元素的SiO2外壳，得到Zr-SiO2/void/TiO2光催化粒子（Zr-SVT），由于Zr元素的掺杂造成SiO2晶格缺陷，形成具有Lewis酸位和Br nsted酸位的杂多酸，从而强化SiO2外壳孔道形成的水通路的亲水性，促进传质效率。最后，将Zr-SVT填充到聚偏氟乙烯（PVDF）中组装成光催化膜（Zr-SVTP）。另外，利用NaHCO3溶液对Zr-SVT进行刻蚀，达到扩孔和缩短传质距离的目的，提高光催化过程的传质效果。通过小角度XRD、SEM、FT-IR、TEM和BET等表征手段研究了Zr-SVT外壳的化学组成和孔道尺寸等。结果证明Zr元素成功掺杂进入有序介孔的SiO2外壳中，Zr-SVT呈球形，粒径约为800nm，比表面积为924.7m2g-1，孔径为5.5nm;通过Zr-SVTP的断面SEM表明Zr-SVT光催化粒子填充到PVDF中;此外优化了Zr-SVT和Zr-SVTP的制备条件，并考察了它们光催化降解自制和油田含油废水及甲基橙溶液的效果和影响因素。同时，通过研究Zr-SVT和Zr-SVTP的化学组成、孔道尺寸和制备条件等，探讨了Zr-SVT和Zr-SVTP的Zr元素掺杂机理、促进传质机理和NaHCO3刻蚀机理。上述探索为TiO2粒子固定化和促进光催化过程传质提供了较好的尝试。

关键词： TiO2光催化 Zr 掺杂有序介孔 SiO2 光催化膜固定化传质

PVDF基印迹光催化膜的制备及其选择性光降解四环素残留污染物的研究

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PVDF基印迹光催化膜的制备及其选择性光降解四环素残留污染物的研...

作者：王盼盼江苏大学

学位级别：硕士

四环素(TC)是四环素类抗生素中最常见的一种,对多种微生物都具有很好的抑制作用。因其性能优越,价格低廉,副作用小等优点,目前被广泛应用于临床、养殖业和畜牧业等领域中。然而,TC残留污染物进入水环境之后会造成严重污染,进而对水环境... 详细信息

四环素(TC)是四环素类抗生素中最常见的一种,对多种微生物都具有很好的抑制作用。因其性能优越,价格低廉,副作用小等优点,目前被广泛应用于临床、养殖业和畜牧业等领域中。然而,TC残留污染物进入水环境之后会造成严重污染,进而对水环境生态系统及人类健康造成威胁。光催化膜具有高效的光催化作用、稳定且无二次污染的优点,在提高膜材料寿命、实现膜自清洁的同时还能提高光催化剂的稳定性和重复使用性,这些优势使其被广泛应用于水污染治理领域。聚偏氟乙烯(PVDF)由于其对溶剂的选择较简单,易溶于有机溶剂,成膜后的PVDF膜具有优良的柔韧性、稳定性和耐酸碱腐蚀性等优点而被广泛用作膜基底材料。因此,采用PVDF基光催化膜能够实现TC残留污染物的有效治理。然而,由于在实际水环境中,TC残留的浓度较低,且除了高毒性的TC残留污染物,还存在其它无毒无害甚至可资源再利用的物质。而光催化膜技术不具备选择性治理能力,对高毒性、低浓度TC残留的去除程度有限,不利于水环境的高效治理且可能造成资源浪费。印迹技术是对特定目标分子具有高选择性和特异性吸附能力的聚合物的制备和应用技术。因此,在PVDF基光催化膜的基础上引入了印迹技术可以实现水中微量、高毒性的TC残留污染物的选择性去除。综上,本论文以选择性处理水体中TC残留污染物为出发点,采用PVDF基印迹光催化膜来实现选择性光降解TC残留污染物的目的。通过对不同材料和体系进行系统、深入研究,探索技术和方法上的普适性,旨在为水体中微量、难降解的特定污染物的高效选择性治理奠定理论和实践基础。主要研究内容如下:(1)以TC为模板分子,g-CN为基体,PDI为功能单体,制备了PVDF基PDI/g-CN印迹光催化剂(IM-PDI/g-CN),并以PVDF膜为基膜,通过真空抽滤法制备了PVDF基PDI/g-CN印迹光催化膜(IM-PDI/g-CN膜),并将其应用于TC残留污染物的选择性光降解去除。IM-PDI/g-CN中S型异质结的构建和印迹孔穴的存在提升了IM-PDI/g-CN膜的光催化活性和选择性。实验结果表明,IM-PDI/g-CN膜对TC具有良好的光降解性能,光降解率可以达到71.88%,高于其它对比膜。此外,IM-PDI/g-CN膜具有良好的选择性降解能力其对g-CN膜、PDI膜和NIM-PDI/g-CN膜的选择性系数分别可以达到1.74、1.57和1.88。同时,IM-PDI/g-CN膜还具有良好的自清洁性和稳定性。(2)以TC为模板分子,ZnFeO为基体,POPD为功能单体,制备了PVDF基POPD/ZnFeO印迹光催化剂(IM-ZnFeO),IM-ZnFeO具有良好的磁分离特性,然后通过磁感应相转换法制备了PVDF基POPD/ZnFeO印迹光催化膜(IM-ZnFeO膜),并将其应用于TC残留污染物的选择性光降解去除。IM-ZnFeO中Z型异质结的构建和印迹孔穴的存在提升了IM-ZnFeO膜的光催化活性和选择性。实验结果表明,IM-ZnFeO膜对TC的光降解率可以达到75.76%。更重要的是,本实验通过提高功能单体的占比,从而提高了印迹层对光催化基体材料的包覆度,进而提高了其选择性,IM-ZnFeO膜对ZnFeO膜和NIM-ZnFeO膜的选择性系数分别可以达到2.21和2.60。此外,IM-ZnFeO膜还具有良好的自清洁能力和稳定性。(3)以TC为模板分子,BiTiO(BTO)为半导体,制备了BiTiO无机印迹光催化剂(IM-BTO),并以PVDF膜为基膜,通过旋涂法制备了PVDF基BiTiO无机印迹光催化膜(IM-BTO膜),并将其应用于TC残留污染物的选择性光降解去除。实验结果表明,由于无机半导体的印迹改性过程不需要添加交联剂等有机物,在简便印迹光催化剂合成过程的同时还不会阻碍其对光的吸收,因此IM-BTO膜对TC的光降解率可以达到76.30%,而且有机层还可能会自降解,而无机印迹材料不存在自降解,稳定性更好。同时,IM-BTO膜具有良好的选择性,其对BTO膜的选择性系数可以达到2.66。此外,IM-BTO膜还具有良好的自清洁能力和稳定性。

关键词：光催化膜印迹技术 PVDF基膜选择性光降解四环素残留