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题名天然黑钨矿可见光催化活性的实验研究
被引量：3
- 1
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作者
李灵慧
李艳
黎晏彰
鲁安怀
丁竑瑞
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机构
北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室/北京大学地球与空间科学学院矿物环境功能北京市重点实验室
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出处
《地学前缘》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第4期287-294,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(41872042,41522201,41820104003,91851208)
国家重点研发计划项目(2016YFC0600608)
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文摘
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。
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关键词
黑钨矿
钨酸盐
天然半导体矿物
可见光光催化
污染降解
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Keywords
wolframite
tungstate
natural semiconductor minerals
visible light photocatalysis
pollutant degradation
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分类号
X52
[环境科学与工程—环境工程]
O643.36
[理学—物理化学]
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题名锐钛矿光电子强化黑曲霉吸附铅离子实验研究
- 2
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作者
丁杨
郝瑞霞
任桂平
王明粲
鲁安怀
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机构
造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院矿物环境功能北京市重点实验室
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出处
《岩石矿物学杂志》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期833-841,共9页
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基金
国家重点基础研究规划(973项目)(2014CB846003)
国家自然科学基金项目(41672332
41230103)~~
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文摘
铅元素在自然界分布广泛,其可溶性盐对动植物及人体有巨大毒性,借助真菌等生物修复技术手段清除环境中铅污染逐渐成为研究热点之一。本文使用溶胶凝胶法合成了锐钛矿电极,通过X射线衍射(XRD)、拉曼测试、环境扫描电镜和电化学测试等对其进行了系统表征,进而联合实验室分离筛选出的一株黑曲霉Aspergillus niger Bpb1成功构建了光-半导体矿物-微生物系统。研究了光电子对黑曲霉吸附铅离子的影响,实验结果表明锐钛矿光电子与黑曲霉协同作用下,实验组较对照组铅离子吸附速率平均增加33.6%,最高增加42%。进一步使用环境扫描电镜观察黑曲霉外部形态,发现光电子不影响铅矿物的形态。结合能谱测试和前人文献得知铅离子与有机酸结合形成以有机铅盐为主的矿物,缠绕在菌丝中。本研究实现了利用光能加速真菌代谢的过程,表明锐钛矿光电子与黑曲霉协同作用只对真菌吸附铅离子速率产生一定的加强,并未影响其成矿形态。
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关键词
锐钛矿
光电子
黑曲霉
铅
吸附
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Keywords
anatase
photoelectron
Aspergillus niger
lead
adsorption
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分类号
P579
[天文地球—矿物学]
P578.47
[天文地球—矿物学]
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题名太阳能电池协同强化水钠锰矿光电催化染料降解研究
被引量：4
- 3
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作者
任桂平
孙元
孙曼仪
鲁安怀
李艳
丁竑瑞
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机构
造山带与地壳演化教育部重点实验室北京大学地球与空间科学学院矿物环境功能北京市重点实验室
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出处
《岩石矿物学杂志》
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期851-857,共7页
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基金
国家重点基础研究发展计划“973计划”(2014CB846001)
国家自然科学基金(41230103,41522201,41402032)~~
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文摘
电催化、光催化、光电催化等电化学技术以其高效、廉价、环保等特点被认为是一种极具前途的环境污染深度净化技术,在有机废水处理等方面得以广泛应用。本文借助电化学电量控制法制备了水钠锰矿电极,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征其物相形貌,UV-Vis漫反射吸收谱结果表明水钠锰矿对300~600 nm波长范围可见光表现出良好吸收能力,计算其直接带隙约为2.14 e V,Mott-Schottky曲线计算其平带电位约1.15 V,0.1 mol/L Na2SO4介质中载流子浓度约为3.3×1019cm-3,是良好的可见光激发n型半导体材料。同时,本文以廉价高效的太阳能电池板取代了传统电化学工作站等外加电场设备,成功实现了协同强化水钠锰矿光电催化降解作用。协同作用下甲基橙60 min降解率为90.2%,效率远高于水钠锰矿光催化(2.2%)与电极电催化(33.6%)作用,强化了水钠锰矿光电催化降解反应,节省能耗的同时显著提高了降解效率。批次循环降解实验表明第4轮降解率(86.8%)较之第1轮(90.3%)降低程度<5%,表明其具有良好长时间运行稳定性。
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关键词
大阳能电池
水钠锰矿
光电催化
染料降解
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Keywords
solar cell
birnessite
photoelectrocatalysis
dye degradation
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分类号
P579
[天文地球—矿物学]
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