多孔TiO2纳米纤维的制备及其对染料废水的光催化降解性能研究

以钛酸四正丁酯(TBT)为原料,结合溶胶-凝胶、静电纺丝和高温炭化的技术与原理,制得实心二氧化钛(TiO_2)纳米纤维,并通过添加不同含量的致孔剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)制得多孔TiO_2纳米纤维。并对多孔TiO_2纳米纤维的形貌与晶型结构进行了表征与分析。研究结果表明,经煅烧后制得的实心和多孔TiO_2纳米纤维分别为金红石型和锐钛矿型结构;在DIPA用量为5%(wt,质量分数)制得的多孔TiO_2纳米纤维用量50mg,在50mL亚甲基蓝溶液,光照3h条件下,对亚甲基蓝溶液的降解率最高达到91.5%。     

钨酸铋/TiO2/聚丙烯睛电纺纳米纤维膜的制备及性能研究

钨酸铋可广泛应用于污染物的催化降解。然而,现今制备的钨酸铋存在回收困难和重复使用性能差的不足。采用静电纺丝法将TiO_2引入钨酸铋体系制备了钨酸铋/TiO_2/聚丙烯睛(PAN)电纺纳米纤维膜。氧化处理后的钨酸铋/TiO_2/PAN电纺纳米纤维膜表现出良好的光催化活性。通过其对亚甲基蓝的光降解率评价所制纤维膜的光催化性能。结果表明:4.5h后,亚甲基蓝的光降解率达到95.15%,重复使用6次后,光降解率还能保持81.43%,说明其具有优秀的光催化性能和良好的可重复性。在污水处理中具有潜在的应用前景。     

静电纺丝制备Fe2O3-TiO2纳米纤维及光催化性能研究

采用静电纺丝法制备了Fe2O3掺杂纳米TiO2的有机无机PVP/Fe2O3-TiO2纤维,经高温焙烧得到Fe2O3-TiO2纳米纤维。利用差动-热重(DSC-TGA)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、XRD和比表面积分析仪等对样品进行了表征。以10mg/L亚甲基蓝溶液为底物,研究了Fe2O3掺杂量和焙烧温度等对亚甲基蓝太阳光催化降解效果的影响。结果表明,掺杂量为0.08%、焙烧温度为500℃得到的Fe2O3-TiO2纳米纤维光降解效果最好,达到96.3%,重复使用7次降解率仍在90%以上。     

不同方法制备MoS_2/TiO_2光催化材料的研究

分别采用水热法、煅烧法、静电纺丝法制备不同形貌的TiO_2纳米纤维,并进一步采用水热法制备MoS_2包覆TiO_2的纳米复合材料。采用XRD、TEM对产物进行结构和形貌分析。结果显示MoS_2在静电纺丝制备出来的TiO_2纳米纤维上包覆最多,并且垂直插入TiO_2中,而MoS_2在煅烧制备出来的TiO_2包覆量最少,斜插在TiO_2纳米纤维中。甲基橙光降解实验显示出,MoS_2/静电纺丝TiO_2效果最好,可使甲基橙浓度降为20%,光催化效率达到72%。     

碳纤维负载钐掺杂纳米TiO_2复合材料的制备与表征

采用静电纺丝法和热处理工艺制备了纳米碳纤维负载掺杂1.5%(摩尔分数)Sm的纳米Ti O2复合材料(Sm-Ti O2/CNFs),利用SEM、EDX、TEM、FTIR和XRD对其组成和结构进行了表征,并以甲基橙为降解对象,考察了Sm-Ti O2/CNFs复合材料在紫外光照射下对甲基橙的光催化降解效果。结果表明,掺杂Sm3+的Ti O2以锐钛矿晶型均匀分散在碳纳米纤维的表面和内部,质量分数为20%左右;相对于未掺杂的Ti O2/CNFs样品,Sm-Ti O2/CNFs的光催化活性提高约37%。     

Ce掺杂的有序大孔TiO_2制备及其光催化性能研究

以硝酸铈和异丙醇钛为铈源和钛源,利用溶胶-凝胶和胶晶模板技术合成了一种新型Ce掺杂的有序大孔TiO_2光催化材料,并用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见光谱、比表面积分析等手段对样品结构和形貌进行了表征。最后以甲基橙溶液为对象,在可见光条件下,考察了不同Ce掺杂量的大孔TiO_2材料的可见光催化性能。结果表明,Ce掺杂的大孔TiO_2材料在可见光条件下展现出良好的光催化性能和循环再生能力,当Ce/Ti摩尔比为0.3∶1时,光催化性能最佳,甲基橙降解率可达96%。     

可见光响应的Fe-TiO_2纳米光催化剂降解甲基橙废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe掺杂的TiO_2光催化剂,通过UV-Vis和XRD表征其结构,结果显示该催化剂具有良好的可见光吸收,其主要晶型为锐钛型TiO_2,其晶粒尺寸为14.2-15.0nm。在可见光下,与未掺杂的催化剂相比,Fe掺杂的催化剂可较好地降解甲基橙废水。随着反应溶液pH升高,处理效果降低。Fe掺杂的TiO_2光催化剂可较好地处理实际甲基橙染料废水。     

静电纺丝制备Zn掺杂TiO_2复合纳米纤维

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为络合剂与钛酸异丙酯、醋酸锌混合制得前驱体溶液,用静电纺丝法制得PVP/Ti(OCH(CH3)2)4/Zn(CH3COO)2复合纳米纤维,经700℃煅烧后,生成直径约300～400nm的Zn掺杂TiO2复合纳米纤维。研究结果表明,前躯体溶液的浓度、纺丝电压和接收距离对纤维的形貌和结构有较大的影响。通过差热-热重分析、红外光谱、扫描电镜、粉末X射线衍射等手段对纳米纤维进行了表征。在日光照射下以Zn掺杂TiO2复合纳米纤维光降解亚甲基蓝溶液,光降解效率优于TiO2纳米纤维。     

超声水解法制备纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸异丙酯为钛源,通过超声水解法制备纳米TiO_2光催化剂。采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱对所合成的样品进行了表征分析。以甲基橙为降解对象,考察了不同超声功率制备的纳米TiO_2在可见光下的光催化性能。结果表明:超声300W制备的纳米TiO_2结晶度好、颗粒均匀,并且在氙灯模拟可见光下照射3h后,甲基橙的降解率达到62.94%。     

欠氧态二氧化钛纳米片阵列膜的制备及光催化性能研究

将水热法制备的TiO_2纳米片阵列膜,在50℃下经硼氢化钠(NaBH_4)溶液液相还原后成功制得具有可调氧空位掺杂浓度的欠氧态TiO_2纳米片阵列膜,并将其用作光催化剂降解甲基橙溶液(MO),考察样品的光催化增强性能。结果表明,与纯的TiO_2纳米片阵列膜相比,欠氧态TiO_2纳米片阵列膜的光催化活性显著提高,其最佳光降解MO溶液的速率为0.6 h~(-1),比纯的TiO_2纳米片阵列膜在相同条件下的光降解速率高约1.5倍。分析认为,这种欠氧态TiO_2纳米片阵列膜光催化活性的显著增强,应归因于TiO_2纳米片阵列膜取向的片状分布式形貌和恰当的氧空位浓度二者的协同效应,前者可有效增加样品光催化反应的氧化还原位点,后者可明显拓宽其光吸收范围和提高光生载流子的传导性。     

稀土Dy掺杂对纳米TiO2相变及光催化性能的影响

采用溶胶-微波法制备了稀土元素Dy掺杂的纳米TiO_2复合粉体,采用XRD、拉曼、XPS等手段对样品进行了表征和分析,并以甲基橙的光催化降解为探针反应,探讨稀土Dy掺杂对纳米TiO_2的相变及光催化活性的影响。研究结果表明:稀土掺量为1.3%、经550℃煅烧后制备的样品光催化活性显著提高,对甲基橙的降解率为92%。与未掺杂纳米TiO_2相比,稀土Dy掺杂可以阻碍纳米TiO_2晶粒的生长,增大了比表面积;提高其热稳定性,抑制TiO_2锐钛矿相向金红石相转变;并使TiO_2产生晶格缺陷从而增加纳米TiO_2粉体表面羟基含量和表面氧空位,抑制了光生电子和空穴的复合,增强纳米TiO_2的光催化活性。     

改进的二次阳极氧化法制备表面平整的TiO_2纳米管阵列

在钛基体上采用改进的二次阳极氧化法制得了结构规整均匀有序的TiO_2纳米管阵列。利用FESEM、XRD等对产品的微观形貌和结构晶型进行了表征和分析,通过光催化降解甲基橙评价了TiO_2纳米管阵列的光催化活性。研究结果表明,改进的二次阳极氧化法制备的TiO_2纳米管阵列克服了常规二次阳极氧化法制备的纳米管两次氧化的纳米孔道不重合的缺陷,制备出大面积表面平整的TiO_2纳米管阵列。     

SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂降解甲基橙

目的利用甲基橙模拟印刷废水,研究SiO_2气凝胶/纳米TiO_2共混光催化剂对甲基橙的光降解性能。方法采用溶胶-凝胶法制备SiO_2气凝胶,再加入纳米TiO_2通过共混法制备出共混光催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱分析技术对样品进行表征。使用共混光催化剂降解甲基橙观察其光催化活性。结果当纳米TiO_2和SiO_2气凝胶的质量比为1∶4,催化剂质量浓度为0.2g/L,甲基橙的初始质量浓度为10 mg/L,p H值为4时,甲基橙的降解率最高。结论利用共混光催化剂降解甲基橙,其光催化效率高,降解率可高达99.85%。     

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。     

反应釜填充料系数对纳米TiO_2纤维形貌影响研究

采用水热法制备纳米二氧化钛(TiO_2)纤维,利用扫描电镜和X射线衍射仪对制得的纳米TiO_2纤维进行表征,并以甲基橙的脱色降解为模式反应,考察样品的光催化性能。结果表明:在其他条件相同的情况下,反应釜填充料系数不同,所制备的TiO_2纤维形貌也不相同,不同形貌的TiO_2催化性能也有差异,其中TiO_2纤维的催化效果最优,光照120min后对甲基橙的降解率为94%。     

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。     

镧掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

将硫酸氧钛、硝酸镧、氢氧化钠作为原料,在醇水溶液体系中制得La-TiO_2纳米晶,通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱仪、物理吸附仪、紫外-可见-近红外分光光度计对样品的结构和形貌以及性能进行了表征。结果表明:制得的La-TiO_2为纯锐钛矿TiO_2,当掺杂比例为1%(摩尔比,La~+∶Ti~(4+)=1∶100)时La-TiO_2的比表面积为210m~2/g,具有介孔结构,反应时间3h,对甲基橙的降解率最大,降解率达到85.60%。     

纳米TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸正丁酯为钛源,叔丁醇为溶剂,盐酸和冰醋酸为抑制剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛(TiO_2)。利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)等对其结构进行了表征。以500W汞灯为光源,甲基橙溶液为目标降解物,考察了样品的光催化降解活性。结果表明,通过该方法合成的纳米TiO_2为锐钛矿型结构,结构清晰、分散性好、粒径分布均匀,对甲基橙溶液具有良好的光催化性能。     

可见光响应的TiO2双层纳米棒阵列制备及其光催化性能研究

采用磁控溅射辅助二次水热法,在掺杂氟的SnO_2透明导电玻璃基底上制备出可见光响应的TiO_2双层纳米棒阵列。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外光谱仪(UV-Vis-DRS)、X射线光电子能谱仪(XPS)对样品的晶体结构、微观形貌、光吸收性质及化学组分价态进行了表征;以甲基橙为目标降解物,对样品在可见光下的催化性能进行了研究。结果表明:双层阵列由金红石相TiO_2一维纳米棒构成,溅射沉积的TiO_2纳米颗粒为上层纳米棒阵列生长提供晶种,使其生长更致密;并且由于其内部Ti3+和氧空位缺陷态的存在,将阵列的光谱吸收范围拓宽至可见光区域。TiO_2双层纳米棒阵列在可见光照射下对甲基橙的降解率相比纯TiO_2纳米棒阵列提高了67%,表现出良好的光催化性能。     

TiO_2/ACF光催化降解甲基橙废水性能研究

以活性炭纤维(ACF)为载体,采用溶胶-凝胶法制备活性炭纤维负载二氧化钛复合材料(TiO_2/ACF)。以甲基橙为模型化合物,研究TiO_2/ACF对染料废水的光催化降解活性,考察光照时间、溶液初始浓度、pH值、光强、重复使用次数等因素对甲基橙溶液去除率的影响。结果表明,TiO_2/ACF对甲基橙废水具有较好的光催化降解活性和重复利用性,ACF吸附和TiO_2光催化产生了协同作用。