第1篇 活性炭与光催化 3
第1章 活性炭 3
1.1活性炭的概述 3
1.1.1活性炭的历史 3
1.1.2活性炭的种类 4
1.1.3活性炭的孔径结构 7
1.1.4活性炭的化学结构 9
1.1.5活性炭的吸附性能 11
1.2活性炭的应用 14
1.2.1概述 14
1.2.2活性炭吸附装置 15
1.2.3活性炭在气相中的应用 17
1.2.4活性炭在液相中的应用 21
1.2.5活性炭与催化 24
参考文献 26
第2章 TiO2光催化原理与催化剂改性 28
2.1 TiO2光催化反应原理 28
2.1.1光催化反应基本原理 28
2.1.2光催化反应步骤 30
2.1.3氧在光催化氧化反应中的作用 30
2.2光催化反应类型 31
2.2.1光催化反应实验 31
2.2.2光催化与光化学和热催化反应的关系 33
2.3 TiO2光催化活性 34
2.3.1热力学因素 34
2.3.2动力学因素 38
2.3.3热处理对纳米TiO2光催化活性影响机理 42
2.4 TiO2光催化技术存在问题 46
2.5 TiO2光催化剂改性 48
2.5.1贵金属沉积 48
2.5.2复合半导体 49
2.5.3离子掺杂 51
2.5.4光敏化 56
2.5.5表面还原处理 56
2.5.6表面鳌合及衍生作用 57
2.5.7超强酸化 57
2.6光催化与其他技术耦合 59
2.6.1微波场助光催化 60
2.6.2热催化与光催化的耦合 62
2.7 TiO2光催化剂失活与再生 63
2.7.1 TiO2气固多相光催化反应的催化剂失活 63
2.7.2 TiO2液固多相光催化反应的催化剂失活 66
2.7.3研究光催化剂失活的常用方法 69
2.7.4解决催化剂失活问题的途径 70
2.8光催化研究的新动向 73
2.8.1新结构光催化剂 73
2.8.2复合光催化剂 73
2.8.3负载助催化剂和添加剂 74
2.8.4 CdS 75
参考文献 75
第2篇 活性炭-TiO2复合材料在液相中的应用 83
第3章 活性炭TiO2协同作用机制 83
3.1 TiO2光催化活性的提高 83
3.1.1高浓度的有机环境 83
3.1.2界面效应 84
3.1.3催化剂表面pH的改变 85
3.1.4中间产物分布的改变 85
3.1.5晶相、粒径诱导效应 86
3.1.6表面化学作用 88
3.1.7抑制失活因素 89
3.2活性炭吸附性能的增强 91
参考文献 91
第4章 活性炭负载光催化剂TiO2/xAC的溶胶-凝胶法合成及表征 94
4.1实验部分 94
4.1.1催化剂制备 94
4.1.2催化剂的表征 95
4.1.3催化剂活性测试 95
4.1.4催化剂使用寿命测试 95
4.2结果与讨论 96
4.2.1 XRD及比表面积分析 96
4.2.2 SEM及EDAX分析 98
4.2.3光谱分析 100
4.2.4光催化活性 101
4.3结论 103
参考文献 103
第5章 TiO2/xAC复合催化剂的酸催化水解合成及表征 106
5.1实验部分 106
5.1.1 TiO2/xAC光催化剂的制备 106
5.1.2测试与分析方法 106
5.2结果与讨论 107
5.2.1对照实验 107
5.2.2 TiO2/xAC光催化活性 107
5.2.3 pH对TiO2/5AC光催化剂活性影响 109
5.2.4 TiO2/xAC光催化剂的DRS分析 110
5.2.5 TiO2/xAC光催化剂的XRD分析 110
5.2.6 TiO2/xAC光催化剂的FTIR分析 111
5.2.7 TiO2/xAC光催化剂的SEM分析 112
5.2.8 TiO2与AC复合提高光催化活性的机理 113
5.3结论 114
参考文献 114
第6章 活性炭修饰对TiO2形态结构及光催化活性的影响 116
6.1实验部分 116
6.1.1催化剂制备 116
6.1.2催化剂活性测试 116
6.1.3催化剂表征 117
6.2结果和讨论 117
6.2.1光催化剂活性 117
6.2.2活性炭修饰对TiO2晶相结构的影响 118
6.2.3活性炭修饰对TiO2粒径的影响 119
6.2.4活性炭修饰对TiO2光谱特征的影响 119
6.2.5活性炭修饰对TiO2表面结构的影响 120
6.2.6活性炭修饰对TiO2形貌的影响 121
参考文献 121
第7章 活性炭孔结构对TiO2/AC复合光催化剂光催化活性的影响 123
7.1实验部分 123
7.1.1原料活性炭 123
7.1.2 TiO2/AC光催化剂的制备 124
7.1.3吸附性能与催化活性测试 124
7.1.4活性炭和TiO2/AC光催化剂表征 124
7.2结果与讨论 125
7.2.1 TiO2/AC的光催化活性 125
7.2.2 TiO2/AC的吸附性能 126
7.2.3活性炭的孔径结构 127
7.2.4 XRD测试 128
7.2.5 SEM分析 129
7.3结论 131
参考文献 131
第8章 活性炭负载N掺杂宽光域响应TiO2-xNy/AC光催化剂的制备及性能研究 133
8.1实验部分 133
8.1.1光催化剂制备 133
8.1.2光催化剂活性测试 134
8.1.3光催化剂表征 134
8.2结果与讨论 134
8.2.1光催化剂物相结构 134
8.2.2光催化剂晶型结构及比表面积 135
8.2.3光催化剂光谱特征 137
8.2.4光催化剂表面特征 137
8.2.5光催化剂形貌特征 138
8.2.6光催化剂活性 139
8.3结论 141
参考文献 141
第9章 N掺杂TiO2/AC复合催化剂对CEH漂白废水的太阳光催化降解 144
9.1实验部分 144
9.1.1 TON/AC光催化剂的制备 144
9.1.2光催化剂表征 145
9.1.3太阳光降解 145
9.2结果与讨论 145
9.2.1 TON/AC光催化剂结构 145
9.2.2 TON/AC对CEH漂白废水的降解 147
9.3结论 149
参考文献 149
第10章 可见光响应杀菌功能活性炭的制备及表征 151
10.1实验部分 152
10.1.1 TiN/GAC的制备 152
10.1.2样品表征 152
10.1.3细菌培养 152
10.1.4细菌灭活实验 153
10.1.5空白实验 153
10.2结果与讨论 153
10.2.1杀菌活性及抗流失性能测试 153
10.2.2晶型结构分析 154
10.2.3表面形貌分析 154
10.2.4 FTIR分析 155
10.2.5样品孔结构特征及吸附性能 155
10.3结论 157
参考文献 157
第11章 吸附-光催化双功能炭吸附材料的合成与表征 159
11.1实验部分 159
11.1.1材料的制备 159
11.1.2材料表征 160
11.1.3避光条件下对苯酚的去除性能测试 160
11.1.4光照条件下对苯酚的去除性能测试 160
11.2结果与讨论 160
11.2.1 SEM测试结果 160
11.2.2孔径结构 161
11.2.3避光条件下对苯酚的暗吸附 162
11.2.4光照条件下对苯酚的去除性能 163
11.2.5 50TiO2/AC的重复使用性能 164
11.3结论 165
参考文献 165
第3篇 活性炭-TiO2复合材料在气相中的应用 169
第12章 吸附-光催化联用去除室内VOCs 169
12.1吸附-光催化联用的吸附剂类型 169
12.1.1沸石分子筛 169
12.1.2活性炭 170
12.1.3硅胶 172
12.1.4活性炭纤维 173
12.1.5碳纳米管 174
12.2吸附-光催化联用对光催化剂结构和性能的影响 176
12.2.1联用对催化剂比表面积及其界面效应的影响 176
12.2.2联用对传质过程的影响 177
12.2.3联用对催化剂表面酸碱性的影响 178
12.2.4联用对催化剂失活的影响 178
12.2.5联用对水蒸气副作用的影响 179
12.3吸附-光催化复合材料的制备 180
12.3.1物理法 180
12.3.2化学法 180
12.4吸附-光催化联用反应器 182
12.5结论 184
参考文献 184
第13章 TiO2/ACF复合材料的溶胶-凝胶法制备及其对苯的去除 189
13.1实验部分 190
13.1.1 TiO2/ACF的合成 190
13.1.2材料表征 190
13.1.3苯的去除性能测试 190
13.1.4中间产物分析 191
13.2结果与讨论 191
13.2.1苯的去除性能测试结果 191
13.2.2 SEM及比表面积测试结果 192
13.2.3 XRD测试结果 193
13.2.4中间产物分析 194
13.3结论 197
参考文献 197
第14章 Gd掺杂TiO2/ACF复合材料的制备及表征 199
14.1实验部分 199
14.1.1复合材料的制备 199
14.1.2光催化活性测试 200
14.1.3光催化剂的表征 201
14.1.4中间产物分析 201
14.2结果与讨论 201
14.2.1光催化活性 201
14.2.2 XRD测试结果 202
14.2.3 FTIR测试结果 203
14.2.4比表面积测试结果 204
14.2.5 GC-MS测试结果 205
14.3结论 207
参考文献 208
第15章 丝网印刷制备TiO2/ACF复合光催化材料 209
15.1实验部分 209
15.1.1实验原理 209
15.1.2实验的主要原料 210
15.1.3 TiO2前驱体的制备 210
15.1.4 TiO2/ACF复合光催化剂的制备 210
15.1.5材料表征 211
15.2结果与讨论 211
15.2.1催化结果分析 211
15.2.2 XRD结果分析 212
15.2.3 SEM结果分析 212
15.3结论 213
参考文献 214
第16章 可见光响应La掺杂TiO2膜的制备及其对甲苯的去除性能 215
16.1实验部分 215
16.1.1光催化剂的制备 215
16.1.2催化剂表征 216
16.1.3甲苯去除性能测试 216
16.2结果和讨论 216
16.2.1甲苯的去除性能测试结果 216
16.2.2 XPS分析 217
16.2.3 FTIR分析 218
16.2.4 XRD及BET分析 219
16.2.5 SEM和EDS分析 220
16.2.6 DRS分析 221
16.3结论 222
参考文献 223
第17章 可见光响应Pt沉积La2O3/TiO2制备及其对甲苯的光热催化去除 226
17.1实验部分 226
17.1.1催化剂的制备 226
17.1.2催化剂表征 227
17.1.3甲苯去除性能测试 227
17.2结果和讨论 227
17.2.1 XPS分析 227
17.2.2 FTIR分析 229
17.2.3 XRD及BET分析 230
17.2.4 TEM分析 231
17.2.5 DRS分析 231
17.2.6温度对于催化剂降解甲苯的影响 231
17.3结论 233
参考文献 233
第18章 光/热催化功能炭吸附材料的制备及其对VOCs去除性能研究 235
18.1实验部分 235
18.1.1光/热催化功能炭吸附材料的制备 235
18.1.2中间产物分析 236
18.2结果与分析 236
18.2.1吸附平衡时间的确定 236
18.2.2吸附、光催化、热催化的协同作用 237
18.2.3中间产物及甲苯降解历程分析 238
18.2.4色谱-质谱联用分析 238
18.2.5中间产物分析 239
18.3结论 240
参考文献 241
第19章 活性炭负载纳米TiO2中空微球的制备 243
19.1实验部分 243
19.1.1粒径可控纳米TiO2中空微球的制备 243
19.1.2活性炭负载中空纳米TiO2 243
19.1.3催化剂活性测试 243
19.1.4材料表征 244
19.1.5吸附性能测试 244
19.2结果和讨论 244
19.2.1 SEM分析 244
19.2.2 TEM分析 245
19.2.3 XPS分析 246
19.2.4 XRD分析 246
19.2.5比表面积及孔结构分析 248
19.2.6 TiO2中空微球形成机理 249
19.2.7光催化活性评价 249
19.2.8活性炭负载中空TiO2复合材料比表面积及孔结构分析 251
19.2.9活性炭负载中空TiO2复合材料SEM分析 251
19.2.10活性炭负载中空TiO2复合材料对苯和甲苯的去除 252
19.3结论 252
参考文献 253
第4篇 活性炭的光再生 257
第20章 活性炭光再生技术研究进展 257
20.1活性炭的再生及再生方法 257
20.1.1活性炭再生 257
20.1.2活性炭再生方法 258
20.2活性炭的光再生理论及研究现状 260
20.2.1光再生的理论基础及有机物光催化降解机理 260
20.2.2国内外活性炭光再生研究现状 262
参考文献 263
第21章 活性炭的光催化再生机理 265
21.1实验部分 265
21.1.1实验材料 265
21.1.2活性炭的光催化再生实验 265
21.1.3分析方法 265
21.2结果与讨论 266
21.2.1活性炭光催化再生反应步骤 266
21.2.2光催化剂改性对再生反应速率的影响 266
21.2.3再生温度对再生反应速率的影响 267
21.2.4外加氧化剂对再生反应速率的影响 268
21.2.5活性炭的光催化再生机理 269
参考文献 270
第22章 光催化再生型活性炭的研制 271
22.1实验部分 271
22.1.1实验材料 271
22.1.2光催化再生性活性炭的合成 271
22.1.3吸附和再生性能评价 272
22.1.4分析和表征方法 272
22.2结果与讨论 272
22.2.1吸附及光催化再生性能 272
22.2.2光催化剂TiO2的分布 274
22.2.3活性炭的孔结构 274
22.3结论 276
参考文献 276
第23章 煤质活性炭光催化再生研究 278
23.1实验部分 278
23.1.1实验试剂 278
23.1.2活性炭的再生实验 278
23.1.3再生炭孔结构特征分析 279
23.1.4光催化再生装置 279
23.1.5实验仪器 279
23.2结果与讨论 279
23.2.1悬浆体系活性炭的光再生 279
23.2.2光催化剂改性对再生率的影响 280
23.2.3再生温度对再生率的影响 281
23.2.4再生次数对再生率的影响 281
23.2.5 pH对再生率的影响 282
23.2.6外加氧化剂对再生率的影响 282
23.2.7无机阴离子对再生率的影响 283
23.2.8再生活性炭的微孔结构特征 284
23.3结论 284
参考文献 285
第24章 木质活性炭的光催化再生 286
24.1实验部分 286
24.1.1实验试剂 286
24.1.2模型化合物的选择 286
24.1.3活性炭的再生实验 287
24.1.4光催化再生装置 287
24.1.5实验仪器 287
24.2结果与讨论 287
24.2.1再生温度对光再生效果的影响 287
24.2.2再生时间对再生效果的影响 288
24.2.3活性炭粒度对再生效果的影响 289
24.2.4再生次数对再生效果的影响 289
24.2.5 pH对再生效果的影响 290
24.2.6光催化剂在活性炭表面的分布 291
24.3结论 291
参考文献 291