纳米TiO_2-硅藻土复合材料对染料的光催化降解性能

以TiOSO_4为钛源,氨水为沉淀剂,以水解沉淀法制备纳米TiO_2-硅藻土复合材料;结合XRD、SEM、氮气吸-脱附表征手段,对比研究复合材料、纯TiO_2、纳米级TiO_2(P25)对罗丹明B的光催化性能以及复合材料对罗丹明B、刚果红、甲基橙、亚甲基蓝等染料的吸附及光催化降解性能。结果表明:纳米TiO_2-硅藻土复合材料对罗丹明B的光催化性能明显优于纯TiO_2和P25;复合材料对不同污染物的吸附及光催化性能存在显著差异,对阳离子型的亚甲基蓝的吸附及光催化性能最好,对阴离子型甲基橙的吸附及光催化性能最差。     

聚苯乙烯/纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其性能研究

通过溶胶-凝胶法成功制备了纳米TiO_2/硅藻土复合材料,并通过浸渍法进一步制备了聚苯乙烯/TiO_2/硅藻土复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶红外光谱和紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:硅藻土负载的纳米TiO_2具有良好的光催化性能,聚苯乙烯包覆可以提高纳米TiO_2/硅藻土复合材料的分散性和稳定性,对甲醛的光催化降解能力并无大的影响。其中0.1%聚苯乙烯包覆复合材料的光催化效果最好,在溶液中甲醛降解率可以达到47.08%,在空气中可以达到54.96%。     

煅烧条件对TiO_2/硅藻土复合材料光催化性能研究

利用硅藻土结构特性和纳米二氧化钛(TiO_2)优越光催化活性,以提纯硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制得纳米TiO_2/硅藻土光催化复合材料。通过XRD、EDS、SEM、FT-IR对复合材料进行晶型结构和形貌表征分析,考察煅烧条件对复合材料光催化性能影响。实验结果表明:TiO_2/硅藻土复合材料最佳煅烧温度为650℃、煅烧时间3h,此时TiO_2晶型以混晶形式存在,晶粒尺寸为39.9nm;在300W高压汞灯光照3h对罗丹明B溶液降解率达到100%,经过5次重复利用后对罗丹明B降解率仍达到70.53%以上。     

原位光催化聚合制备聚(N-乙烯基咔唑)/TiO_2纳米复合材料及其光催化性能

TiO_2作为光催化剂在工业废水、环境污染物处理等多个领域具有广阔的应用前景,但TiO_2粉末易团聚,主要以悬浮态存在于水溶液中,回收性差,而回收不完全易导致二次污染,这极大限制了其在实际工业化中的应用。本研究通过紫外光照射纳米TiO_2直接催化N-乙烯基咔唑原位聚合反应合成聚(N-乙烯基咔唑)/TiO_2纳米复合材料(PVK/TiO_2),利用NMR、TEM、XRD、FTIR、紫外可见吸收光谱仪、荧光分光光度法等对复合材料进行了性能测试和结构表征。结果表明:纳米TiO_2对N-乙烯基咔唑单体具有很高的光催化活性,在紫外光照射下无需外加光引发剂即可引发单体的聚合反应;经洗涤预处理的纳米TiO_2粒子在复合材料中呈颗粒状且分散均匀;随着TiO_2含量的增加,复合材料荧光淬灭效应明显增强。本工作首次发现PVK在紫外光照条件下对甲基橙具有显著的光催化降解活性,且相比于单独的纳米TiO_2或PVK,PVK/TiO_2复合材料在同等条件下降解甲基橙的性能更优,说明PVK显著提高了TiO_2的光催化降解性能。借助PVK优良的耐热、耐腐蚀、成膜性能以及高力学强度的优势,PVK/TiO_2复合材料可被制成粉状、膜状、纤维状、管状等多种光催化降解器件,具有良好的工业化应用前景。     

两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO_2复合材料及其光催化性能

为研究由还原氧化石墨烯(RGO)和具有高活性晶面的TiO_2组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO_2复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO_2;第2步为将合成的纳米TiO_2与氧化石墨烯(GO)复合,形成RGO/纳米TiO_2复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO_2和RGO/纳米TiO_2复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的(001)和(101)晶面的纳米TiO_2,氟原子在纳米TiO_2中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO_2复合形成RGO/纳米TiO_2复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO_2复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO_2(P25)和纳米TiO_2的。RGO/纳米TiO_2复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO_2暴露的晶面对光催化活性有影响。     

高光催化性能的二氧化钛纳米管—氧化石墨烯杂化材料（英文）

以金红石型TiO_2、氧化石墨烯和氢氧化钠为反应剂,通过水热合成法制备了TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料,并研究复合材料制备过程中水热温度、煅烧温度对制备材料结构性能的影响关系。结果发现,TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料比纯TiO_2纳米管具有更好的光催化性能。石墨烯有利于TiO_2纳米管的形成,而且存在一个优化的加强光催化性性能的煅烧温度。TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料在煅烧过程中,氧化石墨烯的还原与逐渐损失同TiO_2纳米管的结晶动态平衡,可能是其中存在优化煅烧温度的原因。同时分析了TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合新材料的复合机理。     

多孔陶瓷固载TiO_2薄膜的制备及甲醛光催化动力学

以四氯化钛为初始反应物,采用水解沉淀法合成纳米TiO_2薄膜。结合XRD、TEM以及FTIR等手段对TiO_2/硅藻土基多孔陶瓷复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;以复合材料为空气净化器芯体,甲醛为降解对象,对光催化降解动力学进行了探讨。结果表明:纳米TiO_2经600℃煅烧后为锐钛矿型,平均粒径约10.6nm,纳米TiO_2薄膜牢固包覆于载体表面(膜厚300~450nm)。包覆层与TiO_2薄膜之间的界面上形成了Si—O—Ti键。甲醛初始浓度为1.302mg/m~3,紫外光照240min,甲醛去除率达到94.6%。动力学研究表明:可用Langmuir-Hinshelwood动力学方程来描述甲醛光催化降解反应,该气相光催化一级反应时的反应速度常数为0.576mg/(m~3·min),吸附系数为0.048m~3/mg。并建立了甲醛的气相光催化动力学方程。     

N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,尿素为N源,硝酸镧为La源,制备了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD、UV-Vis、SEM-EDS和XPS对复合材料的结构和性能进行了表征。以2,4,6-三硝基甲苯作为目标污染物,考察了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的光催化活性及再生利用性能。结果表明:N与La共掺杂并负载电气石后,两者协同作用使TiO_2晶粒更加细化,光吸收范围向可见光区拓展,N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料具有良好的光催化活性和再生利用性能,且在模拟可见光照射条件下对2,4,6-三硝基甲苯具有良好的去除效果。     

高硅氧纤维负载纳米Dy/TiO_2薄膜的制备及性能

为提高纳米TiO_2的光催化降解性能和稳定性,先采用微波-溶胶法制备Dy/TiO_2溶胶,再以高硅氧玻璃纤维编织体为载体,经过浸渍-提拉法制备具有高催化性能的高硅氧纤维负载纳米Dy/TiO_2薄膜。采用XRD,SEM,PL,EDS,XPS等仪器对薄膜的物相、表面形貌结构、表面元素组成及薄膜的稳定性进行表征,并且研究预处理液和涂覆方式对高硅氧纤维薄膜的影响。另外以甲基橙为目标降解物,考察样品的光催化性能。结果表明:以高硅氧玻璃纤维编织体为载体制备的Dy/TiO_2薄膜稳定性很好;经5次涂覆后,Dy/TiO_2高硅氧纤维薄膜对甲基橙的降解率在30min后达到94%。     

Bi_2WO_6耦合宽带隙半导体TiO_2及其可见光催化活性

基于纳米级耦合效应,采用溶胶-凝胶联合浸渍提拉法合成了Bi_2WO_6/TiO_2复合催化材料。利用XRD、SEM、UV-Vis、XPS和PL对Bi_2WO_6/TiO_2复合光催化剂进行了表征和分析,并对其可见光催化降解乙烯的光催化性能进行了评价。结果表明,Bi_2WO_6/TiO_2纳米复合材料比纯Bi_2WO_6、TiO_2具有更高的光催化活性。当Bi_2WO_6和TiO_2镀层比为3∶1时,乙烯的可见光催化降解效果最好,其降解率分别比TiO_2和纯Bi_2WO_6高5.4和2.4倍。纳米复合材料的光催化活性的提高主要是由于在Bi_2WO_6和TiO_2的接触界面形成了交错异质结。这改善了复合材料中晶粒在交界面处的晶格缺陷,提供了更多的活性位点,提高了光生电子空穴对的分离效率,并将光谱响应范围扩展到可见光区域,提升了光能的吸收和利用。