纳米管阵列光催化剂研究进展

TiO₂纳米管阵列以其优异的性能成为很有发展前景的新型纳米结构材料。综述了目前制备TiO₂纳米管阵列的3种方法,即模板合成法、水热合成法和阳极氧化法。阐述了提高TiO₂纳米管阵列的光催化活性常采用的改性方法,包括贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属掺杂和半导体复合以及TiO₂纳米管阵列在染料敏化太阳能电池、光解水制氢、光催化降解有机污染物和气敏传感材料等领域的应用研究进展,提出通过改进制备工艺和改性方法制备高性能的TiO₂纳米管阵列光催化剂是未来主要的研究方向。     

TiO2纳米管阵列的制备改性及应用研究进展

TiO₂纳米管阵列作为一种新型的三维立体纳米材料,因其大的比表面积及特殊的几何结构而受到了广泛的关注与研究。本文回顾了近年来阳极氧化法在Ti基底上原位生成TiO₂纳米管阵列所用电解液的发展趋势,介绍了TiO₂纳米管阵列的特性,如晶型结构、光学和电学特性以及催化活性,阐述了TiO₂纳米管阵列的金属离子掺杂、非金属离子掺杂、金属沉积、导电聚合物复合、半导体复合以及其他等多种改性手段,探讨了TiO₂纳米管阵列在光电催化降解污染物、光解水制氢、染料敏化太阳能电池和传感器以及其他多个领域的应用研究进展。最后,展望了TiO₂纳米管阵列的主要研究方向是对其形貌调控与表面改性等方面作进一步研究,以期为后续研究提供参考依据。     

SBA-15/Ni/TiO2/CNTs复合材料的制备及其光催化性能

通过溶胶凝胶法,经多次涂覆在SBA-15上负载掺杂镍的纳米TiO₂,得到SBA-15/NiO/TiO₂复合物;再以TiO₂中还原态金属镍为催化剂,通过化学气相沉积法（CVD）,在SBA-15/NiO/TiO₂表面原位生长碳纳米管,制得SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis和Raman等方法考察了SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合材料的结构和性能,并通过降解亚甲基蓝溶液评价其光催化活性。结果表明,SBA-15/Ni/TiO₂/CNTs复合光催化剂的催化活性较SBA-15/NiO/TiO₂显著提高。 二次涂覆掺杂镍的二氧化钛制得的复合光催化剂的催化活性高于一次涂覆。     

Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的可控制备及光催化性能研究

采用水热法合成掺杂不同金属元素的片状TiO₂纳米材料,对掺杂金属元素的纳米材料的光催化性质进行深入探讨,并对其光催化降解条件及对有机污染物甲基橙的光催化降解应用进行研究,进而选择最佳掺杂金属元素的TiO₂纳米材料作为光催化剂。结果表明,Ni/Co共掺杂二氧化钛纳米片的催化降解有机染料甲基橙效果最佳,能在短时间内对有机染料进行有效降解,在紫外光照下其降解效率约为92%。     

活性炭纤维负载TiO2净化室内空气的研究进展

介绍了TiO₂/ACF复合材料吸附净化室内空气中甲醛及苯系污染物的方法以及影响净化效果的因素、ACF的等离子体改性对ACF表面性能的影响、TiO₂的掺杂改性对TiO₂光催化活性的影响,ACF和TiO₂的改性可以显著提高TiO₂/ACF复合材料降解室内污染物的效率。     

TiO2/AC在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中降解水中的不同有机污染物

探究了溶胶凝胶法制备的二氧化钛/活性炭(TiO₂/AC)复合催化剂在吸附-LED紫外光催化耦合反应装置中对水中不同有机污染物及CODMn的去除性能。表征了催化剂的物理化学性质，重点分析了水力停留时间、紫外光源强度及污染物结构对去除效率的影响。实验结果表明：在水力停留时间为1 h,LED紫外光功率为1.44 W下，TiO₂/AC的吸附—光催化性能较好，其对亚甲基蓝(MB)、亚甲基橙(MO)、苯甲酸(BA)、三氯甲烷及实际微污染废水中CODMn的去除率可分别达到97%、75%、90%、100%及84.3%，效果稳定。连续反应30天后，TiO₂/AC光催化剂的活性组分仅损失1.9%，且金属离子溶出极少，表明TiO₂/AC耦合吸附—LED紫外光催化可有效去除废水中的有机污染物，有望在工程领域推广使用。     

Ce掺杂对Ru/TiO2催化氯苯性能的影响

采用等体积浸渍法制备了单贵金属Ru/TiO₂和双金属Ru-Ce/TiO₂系列催化剂，测试了其对氯苯的催化活性，并通过N₂吸脱附、扫描电镜(SEM)、程序升温还原(H₂-TPR)进行表征，旨在考察稀土元素Ce掺杂对Ru/TiO₂催化氯苯性能的影响。结果表明，Ce的引入可使其在降低贵金属含量的基础上仍保持高的催化效率，且极大地提高了低温催化活性。0.4%Ru-1.0%Ce/TiO₂与0.4%Ru/TiO₂相比，其T₁₀和T₉₀分别降低了50℃和60℃。H₂-TPR表明引入Ce为催化剂提供了更多的表面氧空位，形成Ru-O-Ce增强了其氧化还原能力。掺杂Ce未改变Ru/TiO₂催化剂的结构形貌，仍保持介孔结构，但若负载量过多，会堵塞部分孔道，阻碍污染物吸附及反应，降低催化性能。     

负载型TiO2光催化技术研究与进展

综述了TiO₂光催化剂的制备方法及载体的选择,对TiO₂光催化剂负载方法及影响因素进行了概括,并介绍了负载型TiO₂光催化技术的应用领域。分析目前负载型光催化技术存在的问题及面临的难题。     

新型TiO2基光催化剂改性降解VOCs的研究进展

实现有机污染物(VOCs)高效清洁降解是生态环保领域亟待解决的问题。光催化技术成为解决VOCs的有效方法之一,TiO₂半导体光催化剂作为最成熟的一种光催化剂,具有催化效率高、绿色、成本低的特点,但由于TiO₂光量子效率低,电子—空穴对易复合,无法产生可见光响应等缺陷,使得TiO₂光化材料无法广泛高效的应用。文章综述了改性TiO₂基光催化材料降解VOCs的研究进展,介绍了TiO₂光催化降解VOCs的作用机理,梳理归纳并总结了近些年TiO₂光催化降解VOCs的改性研究,并对未来开发新型TiO₂基光催化材料降解VOCs提出展望。     

纳米TiO2光催化材料的合成及应用研究进展

本文扼要介绍了纳米TiO₂的光催化反应机理,讨论了掺杂纳米TiO₂光催化剂的几种方法以及TiO₂光催化技术在废水处理中的应用,并对纳米TiO₂催化剂的发展做出了展望。     

(NH_4)_3H_4[P(Mo_2O_7)_6]敏化TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以磷钼酸铵为敏化剂,采用固相研磨法合成了磷钼酸铵敏化光催化剂TiO_2-PMoN。通过X射线衍射、红外吸收和紫外-可见吸收光谱法对样品进行表征,以罗丹明B为模拟污染物,评价其光催化活性。结果表明,所得TiO_2-PMoN催化剂为锐钛矿型和金红石型的混合类型,与纯磷钼酸铵相比,TiO_2-PMONH_4光催化剂在(360～850)cm~(-1)的吸收出现了宽化现象,磷钼酸铵敏化使TiO_2在可见光区的吸收增强,吸收边红移,太阳光照射40min,TiO_2-PMoN光催化降解罗丹明B的脱色率为95%。     

水热合成BiVO_4催化剂及其可见光催化活性

以Bi(NO3)3.5H2O和NH4VO3为原料,用水热法合成新型的可见光催化剂BiVO4,以活性蓝M-2GE染料废水为目标污染物,通过XRD、TEM和UV-vis DRS等表征手段考察了水热合成时间、水热温度和前驱物pH对催化剂可见光活性和晶型的影响,结果表明,在160℃、pH=7.01和水热合成时间2 h条件下合成的催化剂光催化效果最好,光照210 min,对M-2GE的去除率达98%。其吸收边带为520 nm,能隙禁带宽约2.4 eV。     

氮掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

以三乙醇胺为氮源采用水热法制备了氮掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、TEM和UV—vis／DRS分析、表征氮掺杂对TiO2微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并通过降解甲基橙溶液研究其光催化活性。结果表明：制得的氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿型,粒径约为10nm,a掺杂引起光催化剂的吸收波长向可见光区红移。当pH=11．0,300℃焙烧3h时制得的氮掺杂TiO2光催化活性最强,甲基橙50min的降解率达98％。     

Novel in-situ synthesis of Au/SnO2 quantum dots for enhanced visible-light-driven photocatalytic applications

In recent years, visible-light-driven metal–semiconductor nanocomposites have emerged as a suitable material for the decomposition of various water and air pollutants. In this work, a novel plasmonic Au nanoparticle (NP)/SnO₂ quantum dot (SQD) nanocomposite photocatalysts were prepared via a one-step solvothermal technique. The as-prepared plasmonic photocatalysts were characterized by various techniques, and the results established the formation of Au/SQD nanocomposites. The photocatalytic activity of the as-prepared plasmonic Au/SQD nanocomposites was examined by the degradation of Rhodamine B (RhB) at room temperature under visible light, and the Au/SQD photocatalyst, prepared using 1.0?g of tin chloride, exhibited a higher rate constant of RhB degradation than pristine SQDs. This exceptional improvement in catalytic performance under visible light is ascribed to a shift of the band gap from the ultraviolet to the visible region. The surface plasmon resonance effect of Au NPs and the synergistic coupling of the metal and the semiconductor QDs also played a vital role in enhancing the catalytic performance. The process of the photocatalytic degradation of RhB by the Au/SQD nanocomposites under visible light is described.     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

不同金属离子掺杂对TiO2选择性氧化光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛光催化剂,通过在基材中加入金属离子,对TiO2进行改性,研究以30 mg/L甲基橙与100 mg/L重铬酸钾为降解模型,掺杂不同价态离子对催化剂选择性氧化光催化性能的影响。实验结果表明：掺入低价离子的催化剂的氧化性提高并且还原性得到有效的抑制,有较强的选择性氧化光催化活性。     

可见光响应纳米TiO2光催化薄膜的研究进展

综述了近几年国内外可见光响应纳米TiO2薄膜制备的研究现状,阐述了TiO2薄膜光催化降解有机物的催化机理,系统地介绍了提高纳米TiO2吸收波长的方法、常用载体、可见光响应纳米TiO2薄膜制备方法和在降解有机物方面的应用,并概述了其以后的发展趋势．     

离子液体介质中微波辅助制备锌掺杂纳米TiO2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用微波干燥法制备了锌掺杂的纳米TiO2-Zn光催化荆;以甲基橙为模拟污染物,紫外灯为光源,考察了离子液体[Bmim]PF6加入量、锌掺杂量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度和焙烧时间等因素对TiO1-Zn光催化活性的影响.结果表明,在离子液体加入量...     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

掺杂改性纳米TiO_2光催化剂的制备及表征

对纳米TiO2光催化剂的溶胶-凝胶法合成工艺方法进行了改进。分别考察了不同掺杂金属离子(Fe3+、Cu2+、Pb2+)的不同掺杂量对TiO2的晶相和晶粒尺寸、光学性能、以及其光催化降解性能的影响。所得到的改性纳米TiO2光催化剂,扩大了对可见光响应范围,提高了光催化降解效率,对进一步利用太阳能治理工业有机废水有重要的参考价值。