g-C3N4/TiO2纳米管阵列的制备及光催化性能的研究

目的 获得在可见光下光催化活性较好,且可回收、可重复利用的光催化材料。方法 在钛基底上采用阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列（TiO2 NTAs）,将TiO2 NTAs在10%尿素溶液中浸渍不同时间后,在氮气保护下高温热分解,制备g-C3N4/TiO2 NTAs复合薄膜。采用XRD、SEM、TEM对复合薄膜进行物相及形貌的表征,在可见光照射下,通过亚甲基蓝溶液的催化降解实验来评估复合薄膜的光催化活性。结果 在10%尿素溶液中浸渍不同时间后所获得的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,其可见光催化活性均较纯TiO2 NTAs有所提高,而且随浸渍时间的增加,其可见光催化活性依次增加。浸渍时间为6 h的g-C3N4/TiO2 NTAs样品,在可见光下的光催化活性最高,在120 min内对亚甲基蓝的降解率可达73%。继续增加浸渍时间,所获得的TiO2 NTAs样品的可见光催化活性有所降低。结论 g-C3N4与TiO2 NTAs复合,可以有效提高TiO2 NTAs的光催化活性,其原因是g-C3N4的复合提高了载流子的传递效率,同时也提高了对可见光的吸收。     

Ag-P改性g-C3N4的可见光催化活性研究

以三聚氰胺、磷酸氢二铵和硝酸银为原料，采用热聚合法合成了Ag-P改性的复合可见光催化剂Ag-P/g-C3N4，采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、荧光光谱(PL)等对Ag-P/g-C3N4催化剂进行了表征与分析。通过Ag-P/g-C3N4存在下亚甲基蓝(MB)的可见光降解实验，系统研究了该类催化剂的可见光催化活性。结果表明，Ag-P复合改性没有明显改变g-C3N4的晶型结构，但是显著抑制了光生电子和空穴的复合，提高了其可见光催化降解活性。经过120 min可见光照射后，Ag(2%)-P/g-C3N4的速率常数达到0.00816 min^-1，是原始g-C3N4的2.1倍，是P/g-C3N4的1.7倍。同时，探索了Ag-P/g-C3N4的可见光催化降解反应机制和循环使用稳定性。     

g-C3N4-Cd2SnO4复合材料的制备及其气敏性能

摘 要：采用水热-煅烧法制备了Cd2SnO4,并使用超声混合法制备一系列不同质量比例的g-C3N4-Cd2SnO4复合材料。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）等方法对g-C3N4-Cd2SnO4复合材料进行了表征,研究了不同比例的g-C3N4-Cd2SnO4复合材料的气敏性能。气敏性能研究结果表明：当g-C3N4的加入量为2.5 wt%（质量分数）时,g-C3N4-Cd2SnO4复合材料对于异丙醇气体的灵敏度最高,在170℃的最佳工作温度下,对100 μL/L的异丙醇气体的灵敏度可达117,与纯Cd2SnO4的灵敏度1.4相比提高了78倍,最低检测限为0.1 μL/L。     

多孔类石墨相氮化碳的制备及光催化性能研究

通过简单的氨水水热法制备得到了多孔g-C3N4光催化材料。利用 X 射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）研究了氨水对多孔g-C3N4结构的影响。并以亚甲基蓝为目标分解物考察了样品的可见光催化活性。研究结果表明：制备得到多孔g-C3N4具有由2D 纳米片和相互连通的孔道组成的多孔纳米结构。多孔g-C3N4的可见光催化活性得到了提升,原因在于相较于普通g-C3N4,多孔g-C3N4能够提供更多的光催化反应活性位点,并且具有更高的光生载流子分离及迁移效率。     

无模板法制备多孔g-C_3N_4及其可见光催化性能

采用超声工艺与硫酸水热改性相结合,在无模板剂条件下制备出多孔g-C3N4材料。通过粒径分析、X射线衍射仪、扫描电镜、比表面积测试和紫外-可见漫反射光谱等表征手段,系统研究了超声时间、水热条件等对其粒径大小、晶体结构、表面形貌、孔结构以及光吸收性能的影响,并考察了超声处理和水热改性g-C3N4对甲基橙和罗丹明B的可见光催化行为。结果表明:超声处理与水热改性工艺结合有利于提高g-C3N4材料多孔性,增强其对污染物的吸附能力,并在一定程度上提高光生载流子的分离-转移效率,从而提高了g-C3N4的可见光催化活性。     

TiO_2/多孔g-C_3N_4纳米复合材料制备及性能研究

以硫酸钛为钛源,采用水热法成功制备了TiO_2纳米颗粒均匀负载于多孔g-C3N4表面的复合光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),紫外-可见漫反射(DRS)和荧光光谱(PL)等手段对样品进行表征,并以甲基橙为目标分解物考察了样品的可见光催化活性。结果表明:质子化作用是形成多孔结构的主要原因,且多孔性与Ti(SO4)2浓度高度相关。多孔结构的产生显著提高了复合材料对甲基橙的吸附能力。另一方面,TiO_2在g-C3N4表面原位形核生长,形成纳米结,光生电子-空穴对可通过纳米结有效分离,从而提高复合材料量子效率,增强光催化活性。不过,负载TiO_2后,复合材料的可见光响应特性有所降低。综合来看,当TiO_2与g-C3N4摩尔比为1/3时,所得复合材料光催化活性最强,降解甲基橙的一级反应速率常数为单一g-C3N4的11.1倍。     

N掺杂TiO2薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法，以Ti（OC4H9）4和氨水等为原料制备纯二氧化钛、N掺杂以及N，Zn^2＋共掺杂的二氧化钛光催化薄膜。用X射线衍射和X光电子能谱等对薄膜进行了表征，紫外光和可见光下催化剂降解甲基橙溶液的实验结果表明，掺杂TiO2薄膜比无掺杂TiO2薄膜的光催化效率明显提高，并且可见光下对甲基橙溶液有一定的光催化活性，但Zn^2＋的存在对掺杂薄膜的光催化效率没有显著改善。分析原因可能是N掺杂在价带和导带之间形成了缺陷能级，减小了TiO2的禁带能隙，从而使TiO2的吸收带发生红移，实现可见光响应。     

以Ti(OBu)_4为钛源、三聚氰胺为氮源通过溶胶-凝胶法制备高活性光催化剂TiO_2/g-C_3N_4（英文）

以Ti(OBu)_4为钛源、三聚氰胺为氮源,通过溶胶-凝胶和高温煅烧两步法制备了高活性可见光光催化剂TiO_2/g-C_3N_4。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-vis diffuse reflectance spectra)等手段对其进行了表征。结果表明:TiO_2镶嵌在石墨相的g-C_3N_4中,并与g-C_3N_4构成TiO_2/g-C_3N_4复合材料。由于TiO_2与g-C_3N_4的协同作用,扩大了TiO_2/g-C_3N_4的可见光吸收范围和强度,因而具有很好的可见光光催化性能。     

钴氮共掺杂TiO2薄膜的制备及其光电化学性质

采用溶胶-凝胶法分别制备未掺杂和钴掺杂TiO2溶胶，室温下将其分别与三乙胺反应制得氮掺杂和（Co，N）共掺杂的TiO2溶胶，然后通过浸渍-提拉法在钛片上成膜，经烧结获得掺杂光电极。采用XRD、SEM、XPS和紫外-可见光谱和光电流作用谱等对电极进行表征，并探讨其光电响应机理。结果表明：TiO2共掺杂后并未引起TiO2能带边缘位置发生明显改变，N主要以NOx形式掺杂；（Co，N）共掺杂TiO2薄膜电极的可见光电响应比单掺杂的高，这主要归因于共掺杂TiO2薄膜电极的比表面积增大、光吸收性能改善、界面电荷转移速率提高以及共掺杂元素的协同作用等。     

Fi-6Al-4V合金表面TiO2纳米管阵列薄膜的制备与光电特性研究

采用阳极氧化法在Ti-6Al—4V合金表面制备了TiO2基纳米管阵列。所用电解液为0.3mol／LH即。与0．14mol/L NH4F的混合溶液,使用电压10-50V。用冷场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能量色散x射线荧光光谱仪（EDX）和x射线衍射仪（XRD）表征了所制备薄膜的形貌、元素组成和晶型结构,用紫外-可见光分光光度计分析了薄膜的光吸收特性,用电化学工作站测试了其光电特性。结果表明,在20～40v电压下可以做出不同管径的纳米管,经600℃热处理的样品在可见光区有较好的吸收和光电特性。     

石墨相碳化氮复合材料的制备及其可见光光催化性能的研究

目的提高半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的光催化性能。方法通过Hummers法和半封闭一步热裂解法制备了氧化石墨烯(GO)和g-C_3N_4,再分别利用溶剂热法、热缩聚法和浸渍化学还原法制得相应的TiO_2/g-C_3N_4、ZnO/g-C_3N_4、RGO/g-C_3N_4复合材料。采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对复合材料进行表征,并以降解罗丹明B(Rh B)来评价其在可见光下的光催化性能。结果以尿素与三聚氰胺的混合物为原料通过热裂解法制备的g-C_3N_4,比使用纯尿素制备的g-C_3N_4具有更优的催化效果。TiO_2、ZnO、RGO的引入提高了g-C_3N_4的光催化活性,Rh B的降解率分别为95.6%、95.0%、78.1%。RGO质量分数为2.0%时,RGO/g-C_3N_4复合材料的催化效率最高。结论通过g-C_3N_4特殊的能带调控优势与TiO_2、ZnO、RGO的协同作用,提高了复合材料在可见光区的吸收强度和电子传导能力,进而提高了在可见光下的光催化性能。     

二维BiOBr/g-C3N4光催化材料的构建及性能研究

高效、稳定光催化材料的开发是光催化技术应用的关键，以尿素、硝酸铋和溴化钾等为原料，通过一步水热法制备了BiOBr/g-C₃N₄(Bix/CN)光催化剂，结合紫外-可见吸收光谱结果计算出BiOBr和g-C₃N₄的导带位置在0.52和-1.1 eV，价带位置在3.38和1.55 eV处，光电催化及荧光测试中Bix/CN表现出较高的光电流和较低的电荷转移电阻，说明复合可有效降低光催化材料中电子-空穴的复合率，其中Bi3/CN在可见光辐射10 min下，对水溶液中罗丹明B的总去除率可达到81.35%，循环使用5次后对RhB的总去除率仅下降了6%。复合材料光催化效率的提高主要依赖于2种二维单体的有效耦合，光电催化和自由基捕获试验结果表明，g-C₃N₄导带上活性物种·O₂^-的有效生成是复合材料光催化性能提高的本质原因。     

TiO_2/石墨烯-Fe_3O_4磁性三元复合光催化剂的制备及光催化性能

以改进的Hummers法制备的氧化石墨烯为原料,采用共沉淀法获得磁性的石墨烯-Fe_3O_4载体,进而采用水热法制备出TiO_2/石墨烯-Fe_3O_4磁性三元复合光催化剂。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及固体紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)对产物进行表征,并通过在紫外光和可见光下对亚甲基蓝的降解来评价复合光催化剂的催化性能及稳定性能。结果表明,Ti O_2/石墨烯-Fe_3O_4磁性三元复合光催化剂对亚甲基蓝的光催化降解符合拟一级动力学模型。该复合催化剂在紫外光和可见光下均具有较好的光催化性能,且催化活性均高于纯Ti O_2。石墨烯由于担当了载体和电子受体,增强了Ti O_2在可见光区域的吸收,能有效提高对目标污染物的光催化降解活性,同时通过添加磁性Fe_3O_4,进一步提高了其回收再利用性。     

电化学方法制备掺杂二氧化钛纳米管阵列

通过阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列。然后用制成的纳米管阵列作阴极、Pt作阳极,分别以Zr(NO3)4、NH4Cl及Zr(NO3)4和NH4Cl的混合溶液为电解液,制备锆掺杂、氮掺杂及锆、氮共掺杂二氧化钛纳米管阵列。通过FESEM、UV-vis 漫反射、XRD、XPS等手段对纳米管阵列进行表征。结果表明,制成的纳米管阵列管径约70 nm,管长约400 nm。共掺杂后的吸收带边有了明显的红移。在锆掺杂纳米管中锆含量是0.51%,氮掺杂纳米管中氮含量为1.92%,共掺杂中锆、氮含量分别是0.77%和1.29%（均为原子分数）。N1s峰在单独掺氮纳米管中是一个峰,而在混合掺杂中是双峰,说明氮在单独掺杂和混合掺杂中的存在状态并不一致。通过降解罗丹明B水溶液对其光催化性能进行检测。结果显示,锆掺杂可以增强TiO2 纳米管阵列在紫外光下的催化活性,氮掺杂提高了TiO2 纳米管阵列在可见区的光催化活性,锆、氮共掺杂产生了协同作用,使TiO2纳米管阵列的催化活性在紫外和可见区都得到了明显的提高。     

掺Ag量对绢云母负载纳米二氧化钛性能的影响

以绢云母为载体,采用水解-沉淀法制备出了绢云母负载纳米TiO2粉体（TiO2/M）,在粉体表面沉积不同量的Ag2CO3,经400℃焙烧,制得不同掺Ag量的绢云母负载TiO2光催化剂,采用TG、XRD、SEM、EDS、UV等手段对样品进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,甲基橙为模拟污染物检测其光催化活性,研究了Ag的掺杂量对粉体中TiO2晶相结构、粒度和光催化性能的影响。结果表明：纳米TiO2均匀负载在绢云母上形成包覆层,Ag的掺杂抑制了TiO2晶粒的长大,减缓锐钛矿向金红石相的转变,同时Ag的掺杂形成新的能级结构,随Ag＋/Ti4＋摩尔比的增加,样品对光的吸收边逐渐红移至440～520 nm,具有明显的可见光响应,当Ag＋/Ti4＋=0.05时,制得样品对甲基橙的光催化降解率是没有掺Ag的样品的1.5倍,相同条件下重复利用4次,该样品60 min对甲基橙的降解率仍然可达34%。     

球形活性炭负载和Er~(3+):YAlO_3掺杂TiO_2的制备及其在可见光下降解甲基橙(英文)

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发下的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+:YAlO3结合,再将其负载到球形活性炭(SAC)表面,制备出可见光响应的负载型Er3+:YAlO3/TiO2-SAC光催化剂。通过XRD、EDS、SEM与FSA等手段对制备的光催化剂进行晶相、表面结构与元素分布、发光光谱等表征。以甲基橙为目标污染物,研究制备的光催化剂在可见光下的催化活性。结果表明,Er3+:YAlO3可以作为上转换发光材料,它吸收可见光并发射紫外光进而激发TiO2。700°C煅烧制备的催化剂具有最佳的光催化活性,可见光下表观反应速率常数可达0.0197min-1。     

Photocatalytic degradation of phenol in aqueous solution using TiO_2/Ti thin film photocatalyst

1　INTRODUCTIONHeterogeneousphotocatalysishasbeenwidelyin vestigatedasanalternativemethodfordegradationoforganicpollutantsinrecent 2 0 years .TiO2 isthemostinvestigatedphotocatalystuptodatebecauseitisoftenusedinthetreatmentofpollutantchemicals ,basedonitsremarkableactivity ,chemicalstability ,andalsoonitsnon toxicproperties.Phenolor phenoliccompoundsexistwidelyindailylifeandinindustrialwastewateroriginatingfromcokeovens ,petroleummanufactureorpaintstrippingoperations ,andhavebecomecommonp…