雙良環(huán)境最新科研動態(tài)(2020-7)

2020-07-01 12:47:14 0 雙良環(huán)境

1.中文標題：赤泥廢棄物可見光催化降解去除四環(huán)素的研究

引自：Weilong Shi, Hongji Ren, Mingyang Li,et al. Tetracycline removal from aqueous solution by visible-light-driven photocatalytic degradation with low cost red mud wastes. Applied Chemical Engineering Journal, 2020,382：122876.

圖1 SEM電鏡照片：（a）原赤泥；（b）赤泥-250℃；（c）赤泥-350℃；（d）赤泥-450℃。

圖2（a）可見光光催化降解100mlTC（10 mg/L），光催化劑用量：50mg，λ ＞420nm；（b）一級反應(yīng)動力學方程；（c）反應(yīng)速率常數(shù)k；（d）赤泥-350℃降解TC的光催化穩(wěn)定性試驗。
抗生素廢水對全球環(huán)境和人類健康構(gòu)成重大威脅。本研究以鋁工業(yè)排放的工業(yè)固體廢棄物赤泥（RM-raw）和改性赤泥（煅燒處理后）為光催化劑，在可見光照射下去除水中四環(huán)素（TC）。結(jié)果表明，改性赤泥對TC的光催化降解活性明顯優(yōu)于原赤泥。此外，赤泥-350（煅燒溫度為350°C）在可見光下表現(xiàn)出最佳的光催化性能（100?mL，10?mg/L；80?min內(nèi)TC降解率為88.4%），且經(jīng)過三個反應(yīng)循環(huán)后具有良好的穩(wěn)定性。改性赤泥提高光催化性能的主要原因是提高了比表面積和結(jié)晶度，有利于促進有機污染物的吸附，加速光誘導(dǎo)電荷的產(chǎn)生。另外還研究了催化劑用量和初始濃度對催化降解TC的影響。團隊研究工作證明赤泥是一種新型的低成本光催化劑，它不僅為赤泥的再利用提供了一個有效的解決方案，而且在環(huán)境保護方面也發(fā)揮了重要作用。（袁宇棟譯）

2.中文標題：TiO₂可見光光催化降解四環(huán)素

引自:Suqing Wu,Haiyang Hu,Yan Lin et al.Visible light photocatalytic degradation of tetracycline over TiO₂.Chemical Engineering Journal, 2020, 380: 122842.

圖3. TiO₂分別在紫外及可見光照射下降解TC的機理示意圖
TiO₂被廣泛用作光催化劑，在紫外線照射下降解水中殘留的抗生素，但由于其帶隙較大，對可見光光催化效率不高。因此，這是首次報道在可見光照射下，TiO₂對四環(huán)素（TC）的光降解。即使在700 nm光照射下，TC的去除效率也達到25.1％。此外，已證明由TC分子與TiO₂之間的表面配合物的光激發(fā)產(chǎn)生的·O₂-物種在TC的可見光光催化降解中起著關(guān)鍵作用。另外，研究發(fā)現(xiàn)可見光光催化降解產(chǎn)生了與紫外線照射下的活性氧化物種和中間產(chǎn)物的不同。 N摻雜的TiO₂對TC的可見光光催化降解表現(xiàn)出更好的性能，具有更高的去除效率和更大的礦化速率，且遵循不同的降解機理。（朱浩譯）

3、中文名稱：磷鎢酸銅/二氧化鈦復(fù)合材料的制備、表征及高濃度氨氮的光催化氧化反應(yīng)。
引自：Yao, Fanfeng, Fu Weizhang, Ge Xiaohong, et al. Preparation and characterization of a copper phosphotungstate/titanium dioxide (Cu-H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂) composite and the photocatalytic oxidation of high-concentration ammonia nitrogen.Science of the Total Environment, 2020,727:138425.

圖4. 磷鎢酸銅/二氧化鈦復(fù)合材料處理氨氮原理及效果對比圖
目前，高濃度氨氮（NH₄+/NH₃）廢水大多采用生物法處理，該法可生化性差，去除率低。本文采用溶膠-凝膠水熱合成法制備了磷鎢酸銅/二氧化鈦復(fù)合光催化劑（Cu-H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂），并用X射線衍射（XRD）、紫外-可見漫反射光譜（UV-VIS-DRS）、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線能譜（EDS）對復(fù)合催化劑進行了表征。在紫外光下對高濃度NH₄+/NH₃溶液進行光催化氧化，探討不同影響因素對光催化效果的影響，優(yōu)化反應(yīng)條件。復(fù)合光催化劑比TiO₂表現(xiàn)出更高的光催化活性。當NH₄+/NH₃初始濃度為300 mg/L、pH=11、催化劑劑量為1.5 g/L、Cu-H₃PW₁₂O₄₀負載量為40%、曝氣速率為1.5 L/min時，NH₄+/NH₃氧化率大于80%，且僅有少量NO₂-和NO₃-產(chǎn)生，主要產(chǎn)物為N₂。（李廣鵬譯）

4、中文標題：促進基于氮化碳的0D / 2D / 2D混合體系的可見光光催化活性：超越傳統(tǒng)的4電子機理。
引自：Fazal Raziq, Jingxuan He, Jiantuo Gan et al. Promoting visible-light photocatalytic activities for carbon nitride based 0D/2D/2D hybrid system: Beyond the conventional 4-electron mechanism. Applied Catalysis B: Environmental, 2020, 270:118870.

圖5. Au改性的還原氧化石墨烯與氮化碳材料催化還原CO₂原理
光催化被認為是未來清潔和可持續(xù)能源應(yīng)用的最有前景的技術(shù)之一。本文，我們已經(jīng)制備了Au改性的還原氧化石墨烯與氮化碳（Au / rGO / g- C₃N₄）耦合作為新型0D / 2D / 2D光催化納米復(fù)合材料。優(yōu)化后的樣品2Au / 0.6rGO / g-C₃N₄具有出色的可見光活性，可用于水分解和減少CO₂，量子效率分別為3.82％和1.98％。電化學和紫外光發(fā)射結(jié)合在一起，確定能帶排列并詳細闡述了相關(guān)的水解機理。驗證了由于g-C₃N₄固有的深價帶位置，所制備的納米復(fù)合材料在rGO加成催化下通過中間H₂O₂進行水氧化反應(yīng)，表現(xiàn)出不同尋常的兩步雙電子方式。這種特殊的光活性是由于rGO和Au修飾的表面等離子體效應(yīng)促進電荷分離和雙電子水氧化的雙重作用。我們的工作為低成本、高效率的光催化水分解和二氧化碳減排應(yīng)用提供方向。（陳斌譯）

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