当前位置：文档之家 › 多金属氧酸盐光催化降解有机污染物研究进展综述共19页文档

多金属氧酸盐光催化降解有机污染物研究进展综述共19页文档

  • 格式：ppt
  • 大小：382.00 KB
  • 文档页数：19

下载文档原格式

  / 19

合集下载

光催化氧化技术处理难降解有机废水的研究进展共26页

光催化氧化技术处理难降解有机废水的研究进展共26页
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是Байду номын сангаас生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
光催化氧化技术处理难降解 有机废水的研究进展
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

光催化技术在环境污染物降解中的应用及机理研究

光催化技术在环境污染物降解中的应用及机理研究

光催化技术在环境污染物降解中的应用及机理研究摘要环境污染已成为全球性的重大问题，光催化技术作为一种绿色环保的污染物降解技术，近年来得到了广泛的研究和应用。

本文综述了光催化技术的原理、应用及机理研究进展。

首先介绍了光催化技术的定义、发展历程以及其在降解污染物方面的优势。

其次，详细阐述了光催化降解污染物的机理，包括光生电子-空穴对的产生、氧化还原反应、活性物种的生成和参与反应等。

然后，针对不同类型的污染物，例如有机污染物、重金属离子、氮氧化物等，概述了光催化技术在环境污染治理方面的应用，并分析了其优缺点。

最后，展望了光催化技术未来的发展方向，包括新型光催化材料的研发、光催化反应体系的优化以及光催化技术与其他技术的协同应用等。

关键词：光催化技术；环境污染物降解；机理研究；应用；发展趋势1. 引言随着工业化进程的不断推进，环境污染问题日益突出，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。

传统的污染物治理方法，例如焚烧、吸附、化学沉降等，存在能耗高、二次污染严重、处理效率低等缺点，难以满足日益严格的环境保护要求。

因此，开发高效、环保的污染物治理技术至关重要。

光催化技术是一种利用光能驱动催化剂发生氧化还原反应，从而降解污染物的技术，近年来得到了广泛的研究和应用。

光催化技术具有以下优点：*高效：光催化剂可以将光能转化为化学能，实现对污染物的深度降解，甚至可以将有机污染物彻底氧化成二氧化碳和水。

*环保：光催化过程不涉及高温高压，不产生二次污染，是一种绿色环保的污染治理技术。

*成本低：光催化剂可以循环使用，且光能来源丰富，因此具有较低的运行成本。

2. 光催化技术的原理光催化技术是利用半导体光催化剂在光照条件下发生的氧化还原反应，实现对污染物的降解。

其核心原理是光生电子-空穴对的产生和分离。

2.1 光生电子-空穴对的产生当光催化剂吸收能量大于其禁带宽度的光子时，价带上的电子被激发到导带，形成电子-空穴对。

价带上的空穴具有强氧化性，可以氧化还原反应中的还原剂，而导带上的电子具有强还原性，可以还原反应中的氧化剂。

金属氧化物光催化分解有机污染物

金属氧化物光催化分解有机污染物

金属氧化物光催化分解有机污染物随着工业的发展和城市化的加速，环境污染问题日益突出。

有机污染物是其中最常见的一类污染物，例如苯、甲苯、二甲苯、氯苯、苯并芘等。

这些有机污染物对人类健康和环境造成的危害不容小觑。

因此，寻找一种高效、经济、环保的污染物处理技术显得十分重要。

而金属氧化物光催化技术正好满足这一需求。

金属氧化物光催化技术是以金属氧化物为催化剂，利用光能将其转化为高能态物质，从而促进污染物的降解反应。

该技术具有操作简单、高效、环保等优点，被广泛应用于有机污染物的处理领域。

不同种类的金属氧化物表现出不同的催化性能，其中TiO2是最常用的材料之一。

TiO2为半导体氧化物，其能带结构能够有效地促进电子和空穴的分离，形成电子-空穴对。

当TiO2暴露在紫外光的照射下时，电子-空穴对会得到激发并生成超强氧化物自由基，如OH•和O2•-, 促进污染物的降解。

尽管TiO2作为最常用的金属氧化物催化剂，其性能已经被充分研究和探索，但是TiO2在实际应用中仍然存在一些问题，例如光吸收范围不广、光电化学效率低，而且容易产生电荷复合反应等。

因此，许多学者在研究TiO2的同时也开始研究其他的金属氧化物催化剂，例如WO3、Fe2O3等。

WO3作为半导体氧化物，与TiO2相比，其能带结构差异较大，因此在可见光区的吸收能力更高。

该材料在阳光的作用下产生感光电荷对，激活空穴氧化剂，有机污染物得以有效降解。

实验研究表明，WO3的催化降解效率明显高于TiO2，且其表现出良好的重复性和稳定性。

除此之外，Fe2O3也是一种具有潜力的金属氧化物催化剂。

Fe2O3是常见的五氧化二铁，其禁带宽度较窄，与可见光吻合，能有效利用太阳光进行光催化反应。

经过实验验证，Fe2O3对多种有机污染物都具有较好的降解效率。

虽然金属氧化物光催化技术的应用前景十分广泛，但仍面临许多挑战。

其中最重要的问题之一是提高催化效率。

在实际应用中，光催化反应的催化活性易受到环境因素的影响，例如温度、湿度、氧气含量等。

多金属氧酸盐团簇光催化材料设计与性能研究.doc

多金属氧酸盐团簇光催化材料设计与性能研究.doc

项目名称：多金属氧酸盐团簇光催化材料设计与性能研究推荐单位: 东北师范大学项目简介：本项目属于无机化学领域，多金属氧酸盐是一类基于钨、钼、钒、铌、钽等元素构筑的金属氧簇类化合物。

作为重要的分子基材料，多金属氧酸盐在材料科学和分子催化领域具有重要的应用前景。

该领域备受关注的难题之一探索多酸在溶液中的自组装行为，定向设计合成具有特定功能性质的多金属氧酸盐，使之在催化，分离和材料科学等重要应用领域发挥其结构组成多样和金属团簇等优势。

针对上述难题，本项目自2011年以来在高核多金属氧酸盐的设计合成和光解水制氢等研究领域取得系列创新性研究成果，推动了多酸化学在催化和功能材料等研究方向的发展。

主要发现点如下：1.探索多金属铌酸盐体系的合成和溶液中的组装规律，发现迄今为止最高聚合度的同多和杂多铌酸盐。

系统研究了多金属铌酸盐的合成及组装规律，构筑系列具有新颖结构的多金属铌酸盐。

发现目前最大的同多铌酸盐{Nb32}和{K12Nb96}簇；目前核数最高的铌钒酸盐{Nb10V4}簇和硅铌酸盐{SiNb18}。

该研究丰富了多金属铌酸盐化学，对于多金属铌酸盐的发展具有重要的研究意义。

北京理工大学杨国煜教授认为该工作“对于发展多金属铌酸盐化学和高效光催化材料提供了新的机会”[他引论文1]。

代表性论文[1]被他引91次[证明材料3]。

2.率先开展多金属铌酸盐光解水制氢催化研究，揭示该类化合物在紫外光照和可见光照下具有光催化分解水制备氢气的催化活性。

简单铌酸盐或铌氧化物是一类性能优异的光解水制氢催化剂，高核多金属铌酸盐具有结构确定、聚合度高、催化位点丰富等优点。

研究结果表明，一方面，随着同多铌酸盐聚合度增加，催化活性有逐渐增强的趋势，主要原因是由于聚合度的增加，具有光催化活性的催化位点增加；另一方面，过渡金属掺杂可以改变多金属铌酸盐能级结构，使其在可见光区产生吸收，进而在可见光下具有光解水制氢的催化活性。

北京理工大学迟瑛楠和胡长文教授认为“在过去几年中，多金属氧酸盐作为一类光驱动水分解催化材料被广泛的研究，由于该类材料结合了非均相催化剂的稳定性和均相催化剂的催化活性”[他引论文6]。

光催化降解有机污染物进展

光催化降解有机污染物进展

纳米T iO2 光催化剂应用 ①水环境有机污染物的去除 • 水环境有机污染物种类繁多, 以酚类、卤代 烃、芳烃及其衍生物、杂环化合物的毒性 为最, 几乎遍布于所有废水中, 其中又以化 工废水、印染废水、造纸废水、制药废水 含量最多、成份最复杂、毒性最大。纳米 TiO2 [8]可以有效地降解多种有机污染物并将 多种有机物全部或部分矿化为CO2、H 2O 或毒性较小的有机物
②小空间空气净化 利用TiO2 可以降解大部分气相有机污染物。 如甲苯蒸汽可使人头痛、恶心 , 对中枢神 经系统有麻醉作用 , 。田地 [9] 等利用碳黑改 性铝材负载TiO2 降解甲苯蒸汽， 降解率达 85.15%, 催化活性可保持20 h 基本不变。 段晓东等利用掺铁改性纳米 TiO 2 降解汽油 蒸汽, 蒸汽中的7 种有机物降解率均在98% 以上。
㈤结论
• 光催化反应可对污水中的农药、染料等污 染物进行降解，还能够处理多种有害气体 如甲醛等。光催化反应在化工、能源及环 境等领域都有广阔的应用前景。总之,光催 化降解技术作为一种极具前途的污染物处 理技术,在基础理论到实际应用方面还有待 于深入研究、探索并进一步完善。
参考文献
[1]赵彦巧，张继炎，陈吉祥.光催化反应与应用研究进展(化学工业与工 程),2004,21(3) [2]黄进,王斌. 光催化氧化降解水中有机污染物技术综述[J ] . 重庆环境科 学,2001 ,23 (5) :30 - 34. [3]李 宁, 李光明, 赵建夫.光催化氧化降解水中有机污染物的研究进展韶 关学院学报（自然科学版），2004,24(12) [4]张虎勤，陈开勋，金振声．Pt／CdS光催化剂表面修饰和表面结构 [J]．应用化学，1997，14(1)：98—100． [5]尚华美，邱剑勋，王承遇，等．光催化纳米CdS复合TiO 薄膜的表面 形貌及太阳光光催化性能[J]．玻璃与搪瓷，2002，30(3)：18—20， 35． [6]陈金毅，刘小玲，李阊轮，等．纳米氧化亚铜可见光催化分解亚甲基 蓝[J]．华中师范大学学报(自然科学版)，2002，36(2)：200—203．

光催化氧化技术在难降解有机废水处理中研究进展-精品文档

光催化氧化技术在难降解有机废水处理中研究进展-精品文档

三、 光催化氧化在处理难降解有机废 水中的应用
目前采用的半导体材料主要是TiO2、ZnO、CdS、WO3、SnO2 等。TiO2因其 具有化学稳定性高、耐腐蚀、对人体无害、价带能级较深、可利用太阳能作为光源
等优点， 特别是其光致空穴的氧化性极高, 氧化电位可达+ 2. 53V, 还可在水中形成
氧化电位比臭氧还高的· OH , 同时光生电子也有很强的还原性, 可以把氧分子还原成 超氧负离子, 水歧化成H2O2 。（EPA统计的光催化可降解有机物，2019年.如图1）
浮其中的自制纳米级TiO2微粒充分得混
合，有机物在内置的紫外灯照射下发生 降解，经光催化处理后排出。该组合工 艺COD、BOD去除率分别达到了96%、
98%，色度和浊度也得到了显著降低。
C&C
2.造纸废水
造纸废水污染物浓度高、排放量大、难降解有机物浓度高、色度深、
气味难Байду номын сангаас、成分复杂, 除了原料溶出物外, 还含有大量的纤维、木质素、
C&C
光催化氧化处理难降解废水的应用
制革废水 染料废水 制药废水 农药废水
造纸废水
应用 范围
含油废水
焦化废水
垃圾渗滤液 食品添加剂废水 表面活性剂废水
C&C
1.染料废水
染料废水有机污染物含量高、色度深、毒性大，难生物降解的有 机物成分高，并且还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质，是我国 目前几种难治理的行业废水之一。光催化氧化对废水的色度有很好的 净化效果，染料废水色度高，适于用光催化氧化法处理。
张辉等采用序批式自制光催化膜反应器和低温酸性溶胶法制得的锐钛矿型TiO2 催化剂，250 W紫外灯光源对活性艳红X-3B进行光催化降解实验。实验结果表 明反应起始pH和催化剂用量对光催化膜反应器运行性能影响很大，该耦合体系 的最佳pH为4，染料和催化剂最佳浓度比为2︰1，0.45和0.22μm的混合纤维素 膜对TiO2颗粒截留率可达96.5 %以上。 邱祖民等在H2O2处理酸性大红GR染料废水的实验研究结果表明，H2O2催化氧 化处理酸性大红GR染料废水有比较好的效果，在最佳工艺条件下COD和色度的

多酸_盐_光催化降解有机污染物的研究进展

多酸_盐_光催化降解有机污染物的研究进展

责任编辑
刘永
责任校对
马君叶
多酸( 盐) 光催化降解有机污染物的研究进展
勾 华 , 罗宿星 , 何晓英 , 舒火明
1 1 2 3
( 1. 遵义师范学院化学系, 贵州遵义 563002; 2. 西华师范大学化工化学学院, 四川南充 637002; 3. 海南师范大学热带药用植物化学重点实验室, 海南海口 571158)
方面在溶液中电子给体和电子受体的混合物常常表现出单一组分所没有的吸收带吸收带的产生和混合物中给体一一一受体络合物的存在有关这种跃迁称为光催化电荷转移跃迁其实质是激发态pom分子的homo上只填充了一个电子很容易再从基态分子接受另一个电子
安徽农业科学, Journal of Anhui Agri. Sci. 2008, 36(1) : 89- 90, 101
[ 18- 改变其性能, 比如在多酸( 盐) 中掺杂聚吡咯、 聚苯胺、 三聚苯胺及稀土离子、 混合碱土金属、 有机铵离子 等。制备负载型多酸( 盐) 的方法主要有溶胶- 凝胶法、 回流 吸附法、 浸渍法、 水热合成法等。多酸 ( 盐) 光催化剂非均相 化, 可以实现催化剂的回收利用, 而且多酸催化剂仍具有原 来的低温催化活性, 催化剂可以回收利用。这为多酸催化剂 的应用开辟了广阔的前景 [2] 。 由于非均相多酸 ( 盐) 光催化剂具有诸多优点, 国内外很 多学者开展了这方面的研究。 Jalil 研究了 H3PW12O40 负载在 MCM 41 硅胶上催 化降解 聚乙烯 , 取 得了良 好的效 果[ 22] 。 Yang 等用水相法在低温下制得了 H3PW12 O40/ TiO2 光催化 剂, 成功降解了染料废水, 并且推出了可能的作用机理[ 23] 。 Guo 等制得了缺位 Keggin 结构 POM 和硅胶的复合膜, XW11/ SiO2 膜表面非常均匀, 膜厚 250~ 350 nm, 成膜后 POM 的 Keg gin 结构不变 , 并且由于是化学键合成膜 , 因此使用中无流失 现象 , XW11/ SiO2 复合膜比 粉末状的光 催化材料易 于后处 理[ 24] 。将 XW11/ SiO2 膜悬挂于反应溶液中可将水中痕量蚁 酸光催化降解为 CO2 和 H2O, 并且研究了光催化机理。Krebs 等对染上茶渍的棉布采用一系列锰代的 POM 进行低温漂白 作用, 结果表明不仅茶渍可以迅速去除 , 而且催化剂可以重 复使用[ 25] 。王炜等采用化学自组装法制备聚乙烯醇负载 Keggin 结构的 H3PW12 O40 和 H4SiW12O40 复合物膜并对水中苯 酚进行光催化降解研究, 结果表明水中苯酚去除率可达 50% 左右, TOC 去除率可达 30% ~ 40% [ 26] 。雷鹏翔等将杂多酸 ( SiW12 O404- ) 负载到阴离 子交换树脂 上, 得到 SiW12 O404- / Resin ( SWR) 固相光催化剂 , 在可见光的照射下, 可以有效地 活化 H2O2 降解染料, 且 SWR 固相光催化剂易于分离, 并且 具有良好的稳定性, 可以重复利用 。刘战辉等用溶胶 凝胶法制备了磷钨系杂多酸复合的 TiO2 纳米粒子, 并对复合 纳米粒子的形貌结构和粒径进行了表征, 结果表明制备的复 合 TiO2 纳米粒子为近球形, 粒径为 12~ 15 nm, 表现出量子尺 寸效应, 杂多酸阴离子保持原有的 Keggin 结构 ; 并且对复合 TiO2 纳米粒子的结构进行了理论探讨 , 对杂多酸复合 TiO2 纳 米粒子降解苯酚的光催化活性进行了研究, 苯酚的降解率可 达 60% , 而单纯 TiO2 只有 35% , 表明复合的 TiO2 纳米粒子具 有更高的光催化活性[ 28] 。颜桂炀等在自制的光化学反应器 中, 以紫外灯为光源, 以磷钨酸为光催化剂, 研究了其对模拟 甲基橙染料废水的光催化脱色降解的影响。试验结果表明 , 催化剂加入量、 溶液初始浓度、 不同光强度是影响催化降解 效果的重要因素[ 29] 。李莉等通过软化学手段制备了一系列 新型耐水性多金属氧酸盐 - 有机胺 - 分子筛杂化光催化剂 , 并且研究了它们的光催化性能等[ 30] 。刘汉甫等采用溶胶 凝胶法把磷钨酸固载在 SiO2 上, 并探讨了其光催化活性[ 31] 。 周萍等将这种杂化光催化剂用于杀虫剂六氯苯的降解, 同样 得到很好的效果, 根据六氯苯光催化降解过程中产物的分布 情况 , 认为 OH 在六氯苯降解过程中起主要作用[ 32] 。 参考文献

多金属氧酸盐综述

多金属氧酸盐综述

多金属氧酸盐综述一、多金属氧酸盐的发展历史多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的一类多金属氧簇化合物。

多金属氧酸盐的范围主要是高价态的前过渡金属(主要指V、Nb、Ta、Mo、W)，具有形成金属—氧簇阴离子的能力。

相关研究也形成了一个学科——多酸化学。

早期的多酸化学认为多酸是由两个或两个以上的无机含氧酸根阴离子缩合脱水得到的一类化合物，根据组成不同分为同多酸和杂多酸阁。

多酸化学的发展历史大致如下：1826年J.Berzerius成功合成了第一个杂多酸(NH4)3PMo12O40·H20。

1864年C.Marignac合成了第一个杂多酸盐—钨硅酸，并用化学分析方法对其组成进行了确定，从而真正开拓了多酸化学研究的新时代。

1893在Werner在前人工作的基础上，提出了配位理论，并进行了实验验证。

1908年Miolati-Rosenheim学说提出，不论是含铝还是含钨系列的多酸阴离子都可以形成M2O72-离子。

1929年Pauhng提出12系列多酸结构的三维模式，使多酸化学进入了又一个新时代。

1933年英国物理学家J.F.Keggin提出了著名的Keggin结构，这在多酸历史上具有划时代的意义。

1937年Anderson等人提出了Anderson结构，既六个在同一平面上的金属MO6八面体围绕着一个杂原子的八面体。

1948年，该结构的存在被Evans证实。

1945年Wells提出了2：18系列多酸化合物的结构。

1953年Dawson用X-ray证实了Wells得出的结构—Wells-Dawson结构。

1956年P.souchay和J.Bye提出了多酸溶液化学的概念。

1959年Baker等人第一次用X-ray技术测定了K5[Co3+W12O40]·20H20中氧的位置，结果表明MO6八面体有一定的扭曲，从而为多酸化合物的特殊性质的解释提供了基础。

多金属氧酸盐及其光催化降解炸药废水新方法共3篇

多金属氧酸盐及其光催化降解炸药废水新方法共3篇

多金属氧酸盐及其光催化降解炸药废水新方法共3篇多金属氧酸盐及其光催化降解炸药废水新方法1随着现代化的发展，炸药的使用越来越广泛，同时也产生了大量的炸药废水。

而这些废水中又含有大量的有毒有害物质，给环境带来极大的压力。

因此，炸药废水的处理一直是一个亟待解决的难题。

而近年来，多金属氧酸盐的光催化降解技术被广泛应用于炸药废水的处理中，效果十分显著。

多金属氧酸盐是由多种金属离子和氧气通过氧化还原反应形成的化合物。

它们具有优良的光学和电学性质，能够发挥良好的光催化降解效果。

而其光催化性能的提高，主要是由于金属离子之间存在协同效应，加强了其对废水中有机物的吸附、分解和氧化能力。

多金属氧酸盐的制备方法主要有溶剂热法、水热法、共沉淀法等，其中溶剂热法是目前制备多金属氧酸盐最为常用的方法之一。

溶剂热法不仅制备出的产物具有相对比表面积大、晶粒小、结晶度高等特点，同时也提高了多金属氧酸盐的光催化效果。

以含有TNT和RDX等高浓度炸药废水为例，经过多金属氧酸盐的光催化降解处理后，炸药废水中TNT的去除率可达到97%以上，而RDX的去除率也可以达到90%以上。

同时，该方法对废水中的COD、氨氮、总氮、总磷也有明显的去除效果。

与传统的化学法处理炸药废水相比，多金属氧酸盐的光催化降解技术具有环保、高效、低成本等优点。

同时，多金属氧酸盐的制备方法简单，易于规模化生产，未来有望成为炸药废水处理的主流技术之一。

当然，多金属氧酸盐的光催化降解技术也面临着一些挑战。

如何进一步提高多金属氧酸盐的光催化效果、降低其在工业应用中的成本、增加其对污染物的选择性等问题都需要进一步研究。

但无疑，多金属氧酸盐的光催化降解技术是一种十分有前途的炸药废水处理新方法，为打造清洁环境做出了积极贡献多金属氧酸盐的光催化降解技术是一种环保、高效、低成本的炸药废水处理新方法。

该方法在处理高浓度炸药废水时具有极高的去除率，可达到97%以上。

此外，多金属氧酸盐的制备方法简单，易于规模化生产。

多金属氧酸盐非均相光催化降解处理有机废水的研究进展

多金属氧酸盐非均相光催化降解处理有机废水的研究进展

多金属氧酸盐非均相光催化降解处理有机废水的研究进展赵毅;韩育宏;张玄;王涵【摘要】非均相光催化氧化是一种催化剂易于回收利用且研究广泛的高级氧化技术.本文综述了多金属氧酸盐(POMs)非均相光催化降解废水中有机污染物的研究现状.该类非均相光催化剂主要包括负载型POMs(载体主要有半导体氧化物、离子交换树脂和分子筛)、POMs复合膜材料、不溶性盐和多元复合物.讨论了其制备方法、降解效果、反应机理和重复使用性.最后,指出了该领域未来可能的研究方向,为该领域的进一步研究提供参考.%The heterogeneous photocatalytic oxidation had been widely investigated as an advanced oxidation technology with easily recyclable catalyst.In this paper,the research status of to degradation of organic pollutants in wastewater by heterogeneous photocatalysis with polyoxometalates (POMs) was reviewed.Heterogeneous photocatalysts included immobilized POMs (using semiconductor oxides,ion exchange resins and molecular sieves as carrier),POMs composite filmmaterials,insoluble salt and multiple composites.Their preparation methods,degradation effects,reaction mechanisms and reuse performances were discussed.Finally,several possible research directions were pointed out,providing reference for further research in the field.【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P383-388)【关键词】多金属氧酸盐;非均相光催化;负载;复合膜;多元复合物【作者】赵毅;韩育宏;张玄;王涵【作者单位】华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;河北大学物理科学与技术学院,河北保定071002;保定市环境保护监测站,河北保定071000;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】X703多金属氧酸盐（Polyoxometalates，POMs），也称为杂多酸化合物，是一类具有多种结构和性质的由金属和氧组成的化合物，是一种优良的氧化还原催化剂和光催化剂。

光催化降解废水中有机污染物的研究

光催化降解废水中有机污染物的研究

光催化降解废水中有机污染物的研究光催化降解废水中有机污染物是一种利用光催化剂将光能转化为化学能，然后利用化学能将废水中的有机污染物分解为无害物质的技术。

光催化技术具有高效、环境友好等优点，在废水处理领域具有重要的应用前景。

本文将探讨光催化降解废水中有机污染物的研究现状和发展趋势。

光催化降解废水中有机污染物的原理是通过光催化剂吸收光能并激发电子至导带上，形成活性氧和自由基，然后利用这些活性物质降解废水中的有机污染物。

在光催化过程中，催化剂的选择以及光照条件的控制对降解效果有着重要的影响。

研究发现，光催化剂的种类对降解效果有着重要的影响。

目前常用的光催化剂有TiO2、ZnO、CdS等。

这些催化剂能够吸收可见光或紫外线光，并产生活性自由基，对污染物进行降解。

其中，TiO2是最常用的光催化剂之一，具有高光催化活性和化学稳定性。

此外，光照条件的控制也对光催化降解有机污染物的效果至关重要。

光照强度、波长和照射时间等因素均会影响光催化反应的速率和效果。

因此，为了提高光催化降解效果，需要对光照条件进行优化和控制。

在光催化降解废水中有机污染物的研究中，还存在一些问题和挑战。

一方面，光催化技术在实际应用过程中受到了光照条件的限制，尤其是天然光的波动和变化。

另一方面，一些有机污染物在光催化过程中难以完全降解，产生的中间产物对环境具有潜在的危害性。

因此，提高光催化降解的效率和选择适当的光催化剂对于提升技术的实用价值和效果至关重要。

综上所述，光催化降解废水中有机污染物是一种环境友好、高效的废水处理方法。

通过优化光催化剂的选择和光照条件的控制，可以提高降解效果和处理效率。

随着研究的进一步深入，相信光催化技术将在废水处理领域发挥更大的作用，为构建清洁、可持续的社会环境作出贡献。

多金属氧酸盐综述

多金属氧酸盐综述

多金属氧酸盐综述一、多金属氧酸盐的发展历史多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs)是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的一类多金属氧簇化合物。

多金属氧酸盐的范围主要是高价态的前过渡金属(主要指V、Nb、Ta、Mo、W)，具有形成金属—氧簇阴离子的能力。

相关研究也形成了一个学科——多酸化学。

早期的多酸化学认为多酸是由两个或两个以上的无机含氧酸根阴离子缩合脱水得到的一类化合物，根据组成不同分为同多酸和杂多酸阁。

多酸化学的发展历史大致如下：1826年 J.Berzerius成功合成了第一个杂多酸 (NH4)3PMo12O40·H20。

1864年C.Marignac合成了第一个杂多酸盐—钨硅酸，并用化学分析方法对其组成进行了确定，从而真正开拓了多酸化学研究的新时代。

1893在 Werner在前人工作的基础上，提出了配位理论，并进行了实验验证。

1908年 Miolati-Rosenheim学说提出，不论是含铝还是含钨系列的多酸阴离子都可以形成M2O72-离子。

1929年 Pauhng提出12系列多酸结构的三维模式，使多酸化学进入了又一个新时代。

1933年英国物理学家J.F.Keggin提出了著名的Keggin结构，这在多酸历史上具有划时代的意义。

1937年Anderson等人提出了Anderson结构，既六个在同一平面上的金属MO6八面体围绕着一个杂原子的八面体。

1948年，该结构的存在被Evans证实。

1945年 Wells提出了2：18系列多酸化合物的结构。

1953年 Dawson用X-ray证实了Wells得出的结构—Wells-Dawson结构。

1956年 P.souchay和J.Bye提出了多酸溶液化学的概念。

1959年 Baker等人第一次用X-ray技术测定了K5[Co3+W12O40]·20H20中氧的位置，结果表明MO6八面体有一定的扭曲，从而为多酸化合物的特殊性质的解释提供了基础。

多金属氧酸盐的研究综述

多金属氧酸盐的研究综述

综述多金属氧酸盐电催化方面的研究摘要：综述了多金属氧酸盐的电化学性质及其在电催化降解染料废水的研究，亚硝酸根的电催化还原，甲醇电催化氧化的促进作用等方面的研究与应用。

并为进一步研究它的应用指出了前景。

关键词：多金属氧酸盐电催化一，前言多金属氧酸盐(Polyoxometalate，POM)是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的一类多金属氧簇化合物。

多金属氧酸盐的范围主要是高价态的前过渡金属(主要指V、Nb、Ta、Mo、W)，具有形成金属—氧簇阴离子的能力。

相关研究也形成了一个学科——多酸化学。

早期的多酸化学认为多酸是由两个或两个以上的无机含氧酸根阴离子缩合脱水得到的一类化合物，根据组成不同分为同多酸和杂多酸盐。

杂多阴离子具有良好的氧化还原行为，其氧化还原状态非常稳定，能在不影响结构的情况下通过改变杂原子或配原子来调整它们的氧化还原电势，并且可能进行多电子转移，这使得杂多阴离子作为氧化还原催化剂对间接电化学过程有非常重要的意义，有望填补间接化学反应中具有高选择性并且稳定时间长的氧化还原催化剂极少的空白。

近年来，研究的焦点集中在杂多阴离子的电化学行为和电催化活性方面，大量有发展潜力的成果已经被报道。

Keggin和Dawson型杂多阴离子已被广泛用作电催化剂。

进入20世纪70年代后，随着科学水平的提高，尤其随着电子计算机技术的飞跃发展，经计算机数据处理的物理测试仪器的检测灵敏度和速度都大为提高，所能提供的信息量大大增加，极大地促进了多酸化学的发展。

作为一类含有氧桥的多核配合物，相关的各项研究日趋被人们所重视。

在这些体系中金属离子之间通过电子传递所产生的相互作用以及它们与桥基、端基配体的相互协调和影响，使它们呈现出许多不同于单核配合物的物理功能、化学性质和生物活性。

多酸化合物的合成进入了裁剪和组装快速发展的阶段，大量结构新颖的多酸化合物被合成出来，高聚合度、链型、微孔、层状多酸配合物及纳米结构、夹心式、无机双螺旋类多酸配合物层出不穷，功能性多酸化合物的合成、开发依然是处使多酸化学长足发展的动力，多金属氧酸盐的功能化，几乎涉及了所有领域，如催化、光电磁功能材料以及药物化学，特别是抗病毒、抗肿瘤、抗艾滋病的研究。

多金属氧酸盐电催化方面研究进展

多金属氧酸盐电催化方面研究进展

鸣谢





1，多金属氧酸盐的电化学性质 李跃军,曹铁平 (白城师范学院化学系,吉林白 城137000) 2，多金属氧酸盐电催化降解染料废水的研究 岳 琳,王开红,郭建博,罗廉静， 王 涛(1.河北科技大学环境科学与工程学院,河北 石家庄050018；2.河北省环 境保护厅,河北 石家庄 050051) 3，多金属氧酸盐的电催化及其在传感器中的应用 王伟平 杨水金 （湖北师范学院化学与环境工程学院，黄石 435002） 4，稀土多金属氧酸盐修饰铂电极对甲醇电催化氧化的促进作用 勾华, 伍远, 罗宿星(1.遵义师范学院,遵义563002; 2.重庆大学,重庆400045) 5，夹心型多金属氧酸盐的电化学性质及其对亚硝酸根的电催化还原 王秀丽,兰 阳,王恩波(1.东北师范大学化学学院,吉林长春130024;锦州师范学 院化学系,辽宁锦州121000) 6，无机-有机杂多盐[Bm im]5PMo10V2O40的制备及电催化性能 王 坤* 张维维 尹 盛 钱 静 郭军祥 李华明(江苏大学化学化工学212013) 7，多金属氧酸盐化学研究进展与展望 胡长文 黄如丹 ( 北京理工大学理学 院化学系，北京 100081)( 东北师范大学多酸化学研究所，长春130024
展望

多金属氧酸盐电催化方面的应用还远远不 止这些，但其中有些还是处于试验性或实 验室阶段， 更多的实用性及新用途还有待 开发。随着科学的进步与社会的发展，我 们要进一步研究拓展 POM 的电化学催化在 各个领域的实际应用，如医疗、石油、化 工、食品、环境等，使 POM 丰富的物理化 学性质得到充分的发挥。

采用 IR 和 XRD 等手段对磷钼酸(PMo₁₂)和 3,3',5,5'四甲基联苯胺(TMB)形成的电荷转移配合物 (TMB)₃PMo₁₂进行表征,结果表明配合物中的杂多阴 离子仍保留着 Keggin 结构.将配合物负载于 γ-Al₂O₃ 上制备(TMB)₃PMo₁₂/γ-Al₂O₃负载型催化剂填充于 电化学反应器中,考察电催化氧化体系降解酸性大红 3R染料废水的效果.研究表明(TMB)₃PMo₁₂/γ-Al₂O₃ 催化剂对酸性大红3R废水显示了良好的电催化活性, 催化剂填充量为 50g负载量为 0.6%时,在 pH 值为 4, 槽电压 15.0V,曝气量 0.14m3/h,极板间距 3.0cm 反 应条件下,60min 后,色度去除率达到 79.7%,去除效 果较传统二维平板和三维电解槽更高.

光催化剂降解有机污染物

光催化剂降解有机污染物
近年来，光催化技术处理环境污染的已经广泛应用，特别是在气相催化研究方面也取得了一定的成效。针对目前比较受关注的室内墙体涂料挥发出的一些有机污染物，如苯,甲苯，甲醛等芳香族有机物,它们对人体有较大危害，极大的影响了空气的质量和人体的健康。而利用光催化技术处理这类有机污染物具有反应速度快，光的利用效率高，不会产生二次污染等优点。不仅如此，对农药、工业制造、消毒防腐、建筑材料等产生的挥发性有机物也具有较好的光催化活性。
e—+ O2→·O2-
·O2—+ H+→·HO2
2·HO2→O2+H2O2
·HO2+ H2O + e—→H2O2+ OH-
H2O2+ e—→·OH + OH-
一般的光催化反应就是利用催化剂产生的极其活泼的羟基自由基（·OH)，超氧离子自由基(·O2—)等活性物质将各种有机物污染物直接氧化为CO2、H2O等无机小分子。但是在气相条件下光催化反应可能并不一定是羟基自由基反应.有学者研究发现当光催化反应在气态环境下进行时，有时主要起作用的可能是其他物质。Stafford等[18]发现4—氯苯酚的光催化反应就是光生空穴直接参与反应完成的。他们在研究后发现这有可能是因为4—氯苯酚的苯环结构可以捕获中间自由基和电子，在没有水蒸气存在时，它能够直接和光生空穴反应，从而达到降解的目的。
a锐钛矿型b金红石型
图1-1TiO2两种晶型结构图
2.TiO2的生产及应用
二氧化钛的化学稳定性好，无毒，不溶于水、稀酸、有机溶剂和弱无机酸，微溶于碱和热硝酸,长时间煮沸才能溶于浓硫酸和氢氟酸。二氧化钛能强烈吸收紫外线,生成活化物质。这种活化物质能促使应用体系（如涂料、塑料等）中的有机物降解,影响使用性能。
二氧化钛又称钛白，一种主要用作白色的无机化工产品，二氧化钛折射率（金红石型为2.70，锐钛型为2.55)在所有白色颜料中最高，因此具有最优异的颜料性能。由于二氧化钛在涂料、塑料、造纸、合成纤维、印刷油墨、橡胶、搪瓷等工业领域的重要用途，其消费量已成为经济学家用来衡量一个国家生活水平的主要标志之一。

光催化氧化降解有机污染物机理研究

光催化氧化降解有机污染物机理研究

光催化氧化降解有机污染物机理研究随着人们生活水平和工业生产的不断发展，环境问题越来越受到人们的关注。

其中，有机污染物是当前环境中存在的严重问题之一。

有机污染物的种类繁多，对环境和人类的健康都产生着重大影响。

因此，降解有机污染物成为了环境治理的重要课题之一。

目前，光催化氧化技术引起了人们的广泛关注，其被广泛应用于处理有机污染物等环境问题中。

光催化氧化技术是一种利用光能量激发半导体光催化剂，在催化剂表面上将有机物降解为无害的小分子化合物的技术。

光催化氧化技术具有很多优点，如重金属污染少、能耗低、处理效率高等。

因此，光催化氧化技术被广泛应用于处理纯水、废水和大气污染等问题中。

然而，理解光催化氧化过程中的化学反应机理对优化技术和提高降解效率是至关重要的。

光催化氧化降解有机污染物的机理研究需要从以下几个方面展开：第一，半导体光催化剂的性质。

半导体光催化剂是光催化氧化技术的核心。

半导体包括二氧化钛、氧化锌、氧化铁和氯化锌等。

不同类型的半导体光催化剂具有不同的性质。

例如，二氧化钛的带隙宽度相对较小，所以对于可见光区域有良好的吸收。

因此，理解光催化剂的性质和降解有机污染物的关系是理解光催化氧化机理的基础。

第二，催化剂表面吸附。

光催化剂表面的有机污染物可以通过两种方式与催化剂表面相互作用：物理吸附和化学吸附。

物理吸附是一种通过吸引静电作用或范德华力的方法将有机污染物吸附到表面的方法。

化学吸附是指通过共价或离子键的形式与光催化剂表面发生化学反应的方式将有机物吸附到催化剂表面。

在光催化氧化过程中，吸附在催化剂表面的有机污染物会被激发，从而进一步降解。

第三，催化剂表面激发。

吸附在催化剂表面的有机物分子会被吸收并被激发。

在此过程中，有机分子的能量将被转换成为电子和空穴对。

这些电子和空穴对可以在催化剂表面传递并与氧气、水等物质进行反应，从而进一步抑制污染物的生成。

第四，氧化反应过程。

在光催化剂表面发生反应之后，产生的自由基（如·OH、·O2-等）将进一步与污染物分子作用，并将其分解为小分子化合物。

金属有机化合物的光催化降解有机污染物研究

金属有机化合物的光催化降解有机污染物研究

金属有机化合物的光催化降解有机污染物研究摘要：随着环境污染问题愈发突出，研究金属有机化合物的光催化降解有机污染物成为一个备受关注的热门课题。

本文将介绍金属有机化合物的定义、特性以及在光催化降解有机污染物中的应用。

同时，还将探讨不同金属有机化合物对有机污染物降解效率的影响，并给出未来的发展方向。

1. 引言金属有机化合物是由金属离子和有机配体组成的化合物，具有丰富的结构和独特的化学性质。

金属有机化合物可通过光催化反应降解有机污染物，这一方法具有高效、环境友好的特点。

2. 金属有机化合物的光催化机理金属有机化合物的光催化降解机理是通过吸收可见光激发金属离子的价电子到激发态，从而与有机污染物发生反应，进而达到降解的目的。

光催化反应过程中，金属离子的选择和有机配体的种类会影响降解效率。

3. 金属有机化合物的应用案例以钛酸铍（TiO2）为例，该金属有机化合物被广泛应用于光催化降解有机污染物的研究中。

TiO2具有良好的光催化活性、稳定性和宽波长吸收特性。

通过控制TiO2的晶型、添加共混相等方式，可进一步提高其光催化降解有机污染物的效果。

4. 不同金属有机化合物对有机污染物降解效果的比较与TiO2相比，一些新型金属有机化合物如金属有机骨架材料（MOFs）和金属卟啉催化剂在光催化降解有机污染物方面展现出更高的活性和选择性。

MOFs具有高比表面积和多孔结构，能够提供更多的活性位点，使其在光催化降解中显示出优势。

金属卟啉催化剂通过合成不同的金属卟啉配位化合物，可以调控其光催化性能，从而提高降解效率。

5. 发展方向未来研究应致力于提高金属有机化合物的光催化降解效率，并考虑其在大规模应用中的可行性。

此外，对金属有机化合物的光催化机制和反应动力学进行深入的研究，有助于进一步优化光催化降解有机污染物的过程。

结论：金属有机化合物作为一种有效的光催化剂，具有在降解有机污染物方面的广泛应用前景。

钛酸铍、金属有机骨架材料和金属卟啉催化剂等不同类型的金属有机化合物在该领域具有各自的优势。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Hori 等［17，18］用均相催化剂H3 PW12O40在室温和500W 高压汞灯辐照下， 光催化降解全氟取代羧酸CF3COOH、C2 F5COOH、C3 F7COOH 和C4 F9COOH，结果全氟烷基中的C—F 键发生断裂，反应进程中没有产生如CF4 和CF3H 等二次污染中间产物，全氟羧酸矿化为F－ 和CO2。2019 年，Hori 等［19］以H3 PW12O40和H4 SiW12O40为催化剂，光催化降解全氟聚醚羧酸C2 F5OC2 F4OCF2COOH，H4SiW12O40光催化、紫外-可见光/H2O2法和Fenton 法 降解效果均不显著，而紫外光下H3 PW12O40可将全氟聚醚羧酸矿化为F － 和 CO2，降解率超过了用TiO2降解相同时间的降解率。
化，构成POM 催化的循环过程。20 世纪90 年代，Papaconstantinou 等［8 ～ 12］认识到POM 在有机污染物光催化降解方面的潜在价值，对氯酚、苯酚、氯 乙酸、异丙醇、农药林丹进行了光催化降解研究。此后，POM 光催化降解水 中有机卤化物、农药、染料等污染物的研究迅速展开。
• 一、 POM 均相光催化降解水中有机污染物
水体中有机污染物多来自农药、印染、制革、化工等行业的废水排放， 有机污染物中很多化学物质具有较强的稳定性，在自然环境中很难降解，光 催化技术利用太阳光清洁能源可实现有机物的降解甚至矿化，弥补了微生物 降解等传统方法的不足。POM 由于具有较好的水溶性，易与有机污染物组成 均相催化体系，故POM 可作为均相光催化剂。
• 1. 2 光催化降解农药
农药废水具有污染面广、持续时间长和生态危害大等特点，如何处理农 药废水，减轻对生态环境的危害，成为相关领域研究的焦点。
Hiskia 等［11］以PW12O3－40为光催化剂降解农药林丹，经1000W 氙辐照 2 ～ 3h，林丹全部降解，5 ～10h 可完全矿化为Cl－ 和CO2。Texier 等［13］ 研究了模拟太阳光下Na4W10O32对农药溴苯腈、阿特拉津、吡虫啉和杀线威的光 催化降解。结果表明，Na4W10O32可有效降解这几种农药，特别是对吡虫啉制剂 和吡虫啉原药，降解率分别达到94% 和100% ，而利用TiO2光催化降解吡虫啉 制剂和吡虫啉原药的降解率分别为74% 和100% ，表明对于吡虫啉原药的降解， Na4W10O32与TiO2的催化效果基本相当，对于吡虫啉制剂，Na4W10O32的催化效果好 于TiO2。 Nhomakorabea•
目前有两类降解有机污染物的光催化剂，一类是半导体光催化剂，如
TiO2（二氧化钛）、CdS(硫化镉)、ZrO2(氧化锆)等，另一类是多金属氧酸盐(
Polyoxometalates，POM)。多金属氧酸盐是一类具有确定组成和规则结构的
金属氧簇化合物，其光催化活性源于与TiO2等半导体氧化物相似的化学组成
• 1．1 光催化降解有机卤化物
有机卤化物毒性大、难降解，对生态环境造成严重危害。2019 年， Mylonas 等［9，10］用K4W10O32、H3PW12O40､H4SiW12O40对氯乙酸、三氯乙酸、对氯 苯酚、对甲苯酚进行光催化降解，结果发现，这些有机污染物均可被完全矿 化，最终生成CO2和Cl－ 。K4W10O32和H3PW12O40的活性优于H4 SiW12O40，在对氯苯 酚的降解反应中，与TiO2相比，催化剂的光催化活性H4 SiW12O40 < K4W10O32 < TiO2 < H3 PW12 O40。2019 年，Texier 等［13］用Na4W10O32对氯酚进行光催化降 解，研究表明Na4W10O32在太阳光下具有一定的光催化活性是由于其吸收光谱在 300 ～400nm 之间与太阳光发射光谱重叠。Ozer 等［14］用H4SiW12O40、 H2NaPW12O40和H3PMo12O40作为催化剂降解1，2-二氯苯，这3 种催化剂均可有效
• 关键词 ：多金属氧酸盐 光催化 降解 负载
• 前沿 ：农药、印染、化工等行业废水中含有大量的有机污染物，严重破坏
了自然生态环境。降解水中有机污染物的方法很多，如生物降解法、化学氧 化法、微电解法、超声降解法等，然而，以太阳光为能量来源，光催化降解 有机污染物的高级氧化技术受到关注［1 ～ 3］。
降解1，2-二氯苯。催化活性与催化剂标准氧化还原电位有关，随着标准氧化 还原电位的增加而降低，说明催化剂的重新氧化在降解过程中非常重要，标 准氧化还原电位低的光催化剂更易被重新氧化而恢复活活。
W O 10 4－32 在pH 2. 5 左右稳定存在，PW12O3－40和SiW12O4－40分别在pH 1 ～ 2 与pH < 5. 5 的范围内稳定存在［10，15］。为了寻求适应更宽pH 范围的光催 化剂，2000 年，Hu 等［16］用仲钨酸阴离子W7O6－24对22 种脂肪烃氯代物和芳 香烃氯代物如1，3 － 二氯丙烷、氯丙烷、苄基氯等进行了光催化降解。结 果表明，在接近中性( pH 6. 7 ～ 6. 9) 情况下，W7O6－24对22 种有机氯化物 均有降解作用，100W高压汞灯照射下降解4h，转化率在0. 5% ( 对CCl4) ～ 96% ( 对苄基氯)。
多金属氧酸盐光催化降解有机污 染物研究进展
• 摘要 ：光催化作为一种高级氧化技术在有机污染物的降解方面得到广泛研
究。本文概述了多金属氧酸盐光催化降解有机卤化物、染料、农药等有机污 染物的研究进展，介绍了多金属氧酸盐与半导体氧化物、层状双氢氧化物、 分子筛与介孔材料、离子交换树脂形成的复合材料，以及与半导体氧化物、 聚乙烯醇等形成的复合膜材料的相关研究。
和电子属性，即含有d0 构型的过渡金属原子和氧原子。(在d0 过渡金属化合
物与氧气的反应中通常是配体被氧化.)
多金属氧酸盐的光敏性质是1916 年由Rindl 最早发现的［4］。20 世纪80 年代初期，Yamase 等［5，6］研究了钨、钼同多季铵盐的光还原反应和基于此 类光还原反应的光电池产H2反应。 Papaconstantinou［7］第一个对光催化反 应过程进行了详细的研究，并指出还原态多金属氧酸盐在空气中可以重新氧