研究目的
研究氧化活性炭及其阳离子交换形式在紫外和可见光照射下对水介质中污染物降解的光催化性能。
研究成果
阳离子交换型活性炭具有更窄的带隙,在紫外光和可见光下均表现出增强的光催化活性,能高效降解污染物并实现部分矿化。该方法可重复利用废炭并减少催化剂用量,为水净化提供了实用优势。
研究不足
该研究仅限于特定的活性炭(Aquacarb 607C)和金属离子(铜和钴),未测试其他碳材料或金属??杉庀碌墓獯呋粕形赐耆鳎铱蠡潭却嬖诓钜?。仅测试了三次循环的可重复使用性。
1:实验设计与方法选择:
研究包括用商用椰壳炭制备氧化活性炭,通过离子交换法合成含铜和钴的活性炭,并测试其光催化活性。方法包括电位滴定、XPS、FTIR、漫反射光谱以及紫外和可见光下的光催化降解测试。
2:样本选择与数据来源:
样本包括氧化活性炭(Ox-H)和阳离子交换形式(Ox-Cu和Ox-Co)。数据来源于使用特定化学品和仪器的实验室实验。
3:实验设备与材料清单:
设备包括Autosorb-6吸附分析仪、DL25滴定仪、带PHOIBOS 150分析仪的UHV分析系统、Spectrum-One光谱仪、岛津UV-2450光谱仪、LED冷白光灯、低压汞灯、pH-150M仪器和岛津TOC分析仪。材料包括Aquacarb 607C活性炭、硝酸、硝酸铜和硝酸钴、染料(罗丹明B、甲基橙)、苯酚和硫酸钡。
4:实验步骤与操作流程:
步骤包括活性炭氧化、金属掺杂的离子交换、多孔结构和表面化学表征、带隙测量以及带有动力学分析的光催化降解测试。
5:数据分析方法:
数据分析采用BET法测比表面积、QSDFT测孔径分布、CONTIN法测质子亲和力分布、XPS光谱解卷积、Kubelka–Munk方程计算带隙以及一级动力学方程计算降解速率。
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Spectrum-One spectrometer
Spectrum-One
Perkin-Elmer
Used for FTIR reflectance spectra measurements.
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UV-2450 spectrometer
UV-2450
Shimadzu
Used for diffuse reflectance spectra and spectrophotometric analysis of solutions.
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TOC analyzer
5050A
Shimadzu
Used for measuring total organic carbon to assess mineralization.
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Aquacarb 607C
607C
Chemviron
Used as the base activated carbon material for oxidation and further modifications.
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Autosorb-6
Autosorb-6
Quantachrome
Used for measuring nitrogen adsorption-desorption isotherms to characterize porous structure.
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DL25 Titrator
DL25
Mettler-Toledo
Used for potentiometric titration to analyze surface chemistry.
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PHOIBOS 150 analyzer
PHOIBOS 150
SPECS Surface Nano Analysis
Used for XPS measurements to analyze surface composition.
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LED Cool daylight lamp
Philips
Used as a visible light source for photocatalytic tests.
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Low pressure Hg lamp
Used as a UV light source for photocatalytic tests.
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pH-150M
pH-150M
Used for pH control during photocatalytic reactions.
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