天然黑钨矿可见光催化活性的实验研究     

李灵慧  李艳  黎晏彰  鲁安怀  丁竑瑞 《地学前缘》2019,26(4):287-294

天然半导体矿物具有优良的日光催化特性。本研究选取天然钨酸盐作为研究对象,对武鸣、栗木、崇义3个不同矿区的天然黑钨矿进行了矿物学及光催化实验探究。利用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针微区分析对天然样品的结构与成分进行分析,鉴定其主要矿物相为黑钨矿(Fe,Mn)[WO4],从武鸣、栗木到崇义矿区,Fe/Mn摩尔分数比从7.1、0.9到0.3依次降低。利用紫外可见漫反射测得武鸣、栗木、崇义地区样品禁带宽度分别为1.5、1.6和1.7eV,说明其具有良好的可见光响应。在pH为7的条件下用质量浓度为1g/L的样品对5mg/L的有机染料亚甲基蓝(MB)进行光催化实验(含0.01mol/L H2O2 ),结果表明武鸣地区黑钨矿实验组降解MB的效果最佳,3h后其效率分别是栗木、崇义地区样品的1.1倍和1.6倍。电子顺磁共振谱检测结果显示,反应过程中均产生氧化性羟自由基(·OH),其中效果最好的武鸣黑钨矿产生的·OH信号更强;不同自由基捕获实验证明·OH在光催化反应过程中起主要作用。进一步选取武鸣黑钨矿开展光催化降解机制研究,实验结果显示:光照下黑钨矿与H2O2共存的实验组对MB的脱色降解率可达99%(3h),只有黑钨矿的对照组降解7%的MB,只有H2O2 的对照组降解31%的MB;黑暗条件下,同时添加黑钨矿与H2O2的对照组对MB的去除率为34%。不同H2O2 浓度条件下黑钨矿降解MB符合准一级动力学方程,说明降解过程与催化剂含量无关,H2O2 更多的是充当电子受体。分析认为,不同产地黑钨矿日光催化效率与矿物铁含量呈正相关,与禁带宽度呈负相关,推测其反应机理是光催化与芬顿反应协同产生的·OH将MB氧化降解。本研究为开发利用天然矿物治理环境污染提出了新方法。  相似文献   

蒙脱石基纳米FeOOH/TiO2复合材料的制备与光催化活性研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘柳  孙振亚  吴吉权 《矿物学报》2009,29(3)

以蒙脱石为基底,采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛/蒙脱石(TiO2/Mmt)复合光催化材料,通过Fe(NO3)3-HNO3体系水解生长纳米FeOOH,从而制备出负载型羟基氧化铁/二氧化钛/蒙脱石(FeOOH/TiO3/Mmt)复合光催化材料以改善材料在可见光下的光催化性能.高分辨透射电镜的表征结果显示,FeOOH/TiO2复合薄膜厚度约为10～40 nm,TiO2为晶粒粒径约为5～10nm的锐钛矿,FeOOH为长10～30 nm,宽约4 nm的针铁矿.以甲基橙为目标物,对FeOOH/TiO2/Mmt复合材料的光催化性能进行初探,在甲基橙初始浓度为5 mg/L,催化剂用量为1.875 g/L,H2O2初始浓度为2 mmol/L,pH值为6.5,350 W氙灯照射1 h,甲基橙脱色率达到99%,明显优于相同条件下TiO2/Mint对甲基橙的45%脱色率;同时甲基橙残液的红外光谱图显示FeOOH/TiO2/Mmt/H2O2/UV体系比FeOOH/TiO2/Mint/H2O2/Visible light体系具备更好的光催化氧化苯环的能力,降解更为彻底.  相似文献   

微生物电化学体系中金红石可见光还原降解偶氮染料的实验研究     

丁竑瑞  李艳  鲁安怀  权超  王鑫  颜云花  曾翠平  王长秋 《岩石矿物学杂志》2009,28(6):541-546

利用双室微生物电化学装置对微生物和半导体矿物协同作用下偶氮类染料废水的还原脱色降解进行了系统的实验研究.不同光照条件及不同阴极电极材料的对比实验结果显示,偶氮染料甲基橙(MO)可作为终端电子受体直接从固体电极上获得电子被还原脱色;各对比实验中,在微生物催化与半导体矿物光催化协同作用条件下,MO还原脱色效率最高.电化学交流阻抗谱(EIS)的拟合结果显示金红石涂布阴极电极光照下极化内阻(Rp)为443.4 Ω,较无光条件下的1378 Ω显著降低,证明光照下金红石阴极的电子转移过程受其光催化作用的驱动.不同初始浓度下MO的生物-半导体催化还原反应符合准一级动力学模型,其反应速率随MO初始浓度降低而增加.通过对脱色产物的进一步分析,推测该实验中MO的还原脱色反应机制为: 阳极初始电子供体在微生物的催化作用下将电子通过阳极电极和外电路传递给阴极半导体矿物电极,进而在半导体矿物的光催化作用下通过光生电子还原终端电子受体MO,使MO中的偶氮键断裂,生成无色的联氨类衍生物.  相似文献   

沸石承载制备光催化材料的研究   总被引：2，自引：2，他引：0  

王玉洁  田莉玉  李芳菲  杨正文  王艳芳 《吉林大学学报(地球科学版)》2004,34(4):653-656

采用具有架状结构的天然沸石为基体,负载ZnO制得性能优异的光催化材料.在普通日光照射下,该催化剂对甲基橙具有良好的光降解效果.采用XRD、IR、SEM等手段对样品的晶相及形貌进行分析,结果表明,ZnO在水相体系中可直接在矿物表面生长,且沸石的结构对甲基橙的光解脱色起到了重要作用.  相似文献   

共沉淀法制备含Zn水滑石及光催化性能     

《矿物学报》2017,(4)

以共沉淀法制备Zn~(2+)和M~(3+)(M为Al、Cr、Fe)摩尔比为3:1,CO_3~(2-)为层间阴离子的含Zn水滑石(Zn_3M-CO_3-LDHs)。分别采用粉末X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和热重-差热分析(TG-DTA)等技术对3种含Zn水滑石的结构和性质进行表征。结果表明合成的3种含Zn水滑石都具有碳酸根柱撑水滑石的典型层状结构,且结构规整、晶相单一。Zn_3Cr-CO_3-LDHs在可见光区域的吸收范围最宽。热稳定性顺序为Zn_3Cr-CO_3-LDHsZn_3Al-CO_3-LDHsZn_3Fe-CO_3-LDHs。测试了3种含Zn水滑石的光催化降解罗丹明B溶液性能,结果表明:3种含Zn水滑石均能有效光催化降解罗丹明B,Zn_3Cr-CO_3-LDHs光催化罗丹明B 70 min的降解率达到95.8%,光催化效果最好;Zn_3Al-CO_3-LDHs和Zn_3Fe-CO_3-LDHs的光催化降解率超过84%,光催化效果相近。动力学研究表明3种含Zn水滑石光催化降解罗丹明B过程符合一级反应动力学模型,反应速率常数大小顺序为:Zn_3Cr-CO_3-LDHsZn_3Al-CO_3-LDHsZn_3Fe-CO_3-LDHs。  相似文献   

微生物所协同的天然金红石日光催化作用研究     

李艳  鲁安怀 《高校地质学报》2011,17(1):39-45

本文揭示了自然界中可能存在的一种新的矿物和微生物交互作用形式,即微生物通过生物电化学作用参与到半导体 矿物的日光催化作用过程中。模拟日光光源下“产电”微生物与天然半导体矿物金红石交互实验结果显示,金红石的光催 化作用促进了矿物端元的反应速率,提高了电子在微生物和矿物之间的转移效率,使微生物电子传递链末端电子能量得到 提升。二者协同作用可提高微生物或半导体矿物单独作用时对污染物如Cr(Ⅵ)的还原处理效果。该研究为环境污染治理提 供了一种矿物与微生物协同作用新理念。  相似文献   

丝光沸石/TiO2复合体的特征及对甲苯光催化降解研究   总被引：5，自引：2，他引：3  

吴平霄  明彩兵 《矿物岩石》2005,25(1):1-5

在TiO2光催化剂的制备过程中加入一定比例的丝光沸石制备了丝光沸石／TiO2复合体光催化剂．对含甲苯废气进行光催化降解实验．同时运用X射线粉末衍射技术、红外光谱、激光拉曼光谱和紫外一可见漫反射光谱等技术对丝光沸石／TiO2复合体的结构特征和光催化性能进行研究结果表明：丝光沸石的加入能够显著地降低复合光催化剂中TiO2的纳米颗粒粒径、增强其对紫外光的吸收,同时复合光催化剂中TiO2与丝光沸石的结构羟基发生反应形成键合,从而增强了复合体的光催化活性。在丝光沸石和TiO2复合的质量配比为1：5时．复合光催化剂对甲苯的光催化降解率最高．达94．58％。  相似文献   

痕量银与meso—四（对—磺酸基苯基）卟啉显色反应的研究   总被引：4，自引：0，他引：4  

《岩矿测试》1995,14(4):241-244

  相似文献   

天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算     

吴婧  李艳  巫翔  朱峰  秦善  鲁安怀 《矿物学报》2012,(Z1):56-57

天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构产生一定的影响,继而影响天然闪锌矿的  相似文献   

纳米TiO₂光催化降解及其掺杂改性研究          下载免费PDF全文

胡校冬  邓桦 《盐湖研究》2011,19(4):58-63

半导体TiO2光催化研究自从发现其光解水制氢开始便掀起了科研者的研究热潮。因其催化活性较高、性能稳定、无毒环保、成本低廉等优点更被认为是目前环境污染治理最有前景的光催化材料。近年来人们对其进行掺杂改性并深入研究,期望得到更加高效、实用的光催化复合材料。对TiO2掺杂改性进行了探讨并对TiO2光催化技术提出了建议和展望。  相似文献