水热法制备TiO_2/ AC复合光催化材料及其性能研究

探究了吸附-光催化协同效应对二氧化钛(TiO_2)-活性炭(AC)复合材料光催化性能的影响。以钛酸四丁酯为原料,活性炭为载体,采用水热法制备出TiO_2/AC二元复合光催化材料。使用XRD、SEM、EDS和FT-IR等检测技术对制备样品进行测试、分析、表征,重点分析了不同水热温度对复合材料晶体结构、形貌、组分含量及表面官能团的变化,并以甲基橙溶液(MO)模拟目标降解物,考察了在紫外光源下TiO_2/AC二元复合材料对甲基橙溶液光催化效率的影响。研究结果显示:负载于AC表面的TiO_2为锐钛矿型;随着水热温度的提高,负载于AC表面上的TiO_2数量增加,粒径增大,分布更加均匀;经紫外光光照180 min后,所有TiO_2/AC复合材料对20 mg/L甲基橙溶液的降解率均达到80%以上,优于纯TiO_2的降解率,表明TiO_2/AC二元协同吸附-光催化效应可明显提高复合材料对甲基橙溶液的降解效率。     

硝酸改性活性炭纤维负载TiO_2对水中亚甲基蓝的光催化降解研究

选用活性炭纤维(ACF)为载体,硝酸为改性试剂,亚甲基蓝降解率作为活性评价指标,通过正交试验设计确定了TiO_2/改性ACF光催化剂的最佳改性条件。结果表明,最佳改性条件为:硝酸浓度为6mol/L,真空浸渍时间为120min,真空浸渍次数为2次,烘干温度为200℃。分别在有无紫外光照射情况下进行了重复使用实验,结果表明亚甲基蓝的降解是基于TiO_2的光催化氧化活性,使用5次后,TiO_2/改性ACF光催化剂对亚甲基蓝的降解率仍高达99.8%以上。     

TiO_2/ACF复合光催化材料研究进展

将纳米TiO_2粉末负载于活性炭纤维(activated carbon fibers,ACF)上,可以解决纳米TiO_2颗粒的分离和再生等工业应用难题。通常,活性炭纤维负载TiO_2主要有两种途径;物理法(粉体烧结法、偶联法等)和化学法(溶胶-凝胶法、溶剂热、化学气相沉积法等)。综述了近年来TiO_2/ACF复合光催化材料的制备方法以及该类材料的研究进展,分析TiO_2/ACF复合光催化材料对污染物的降解过程,阐述TiO_2与活性炭纤维之间的协同作用机制,探索制备TiO_2/ACF复合光催化材料的最佳方法。     

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%。     

TiO_2/AC复合光催化剂制备及性能研究

以TiCl4乙醇溶液为前驱物、煤质活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法制备活性炭(AC)/TiO2复合光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和BET比表面积孔径测定仪等对制备的样品进行表征。以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征其光催化活性,考察了TiCl4/乙醇体积比、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对光催化活性的影响。结果表明:在TiCl4/乙醇体积比为1∶20,500℃煅烧2h时,光催化降解甲基橙的活性最高,降解率达到95%;TiCl4/乙醇体积比和煅烧温度对光催化活性影响较大,煅烧时间对光催化活性影响甚小。含少量金红石相的TiO2有利于光催化降解甲基橙。     

表面修饰Pt后TiO_2纳米粒子光催化性能研究

用溶胶-凝胶法并经氯铂酸的后续热分解后,制得表面修饰铂(Pt)的TiO_2纳米颗粒铂/二氧化钛(Pt@TiO_2)。扫描电子显微镜表征并X-射线衍射分析表明,该锐钛矿TiO_2纳米颗粒的直径约30nm。在紫外线照射下,对Pt@TiO_2和纯TiO_2纳米颗粒降解甲基橙溶液的光催化活性进行了对比研究。结果表明:与纯锐钛矿TiO_2纳米颗粒相比,Pt@TiO_2在降解甲基橙时表现出了更强的光催化活性,紫外光照25min后,用Pt做表面修饰的Pt@TiO_2纳米颗粒对甲基橙的降解率可达92%,具有高效降解水中有机污染物的性能。     

PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

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%。     

活性炭表面含氧官能团对TiO_2/AC的吸附和光催化活性的影响

通过硝酸氧化和热处理获得了表面含氧基团和织构显著变化的活性炭,考察了所得活性炭载纳米TiO_2光催化剂(TiO_2/AC)对亚甲蓝和甲基橙的吸附和光催化降解,研究了活性炭表面含氧基团对TiO_2/AC吸附和光催化活性的影响。结果表明,活性炭表面含氧基团的变化比织构显著,其表面含氧基团尤其是羧酸基团对TiO_2/AC的吸附和光催化活性有决定性的影响;同时,针对降解物的电荷性质不同,活性炭表面含氧基团的影响有差异,对阳离子亚甲蓝的吸附和光催化活性的影响比阴离子甲基橙的显著,250℃下脱除表面羧酸后的催化剂对亚甲蓝的光催化活性明显降低而对甲基橙的则稍有增加。     

水热法制备N-TiO_2/RGO复合材料及光催化性能研究

采用一步水热法制备氮掺杂负载石墨烯(RGO)的二氧化钛(TiO_2)复合光催化材料(N-TiO_2/RGO),对样品进行XRD、SEM、UV-Vis等表征并以甲基橙为目标降解物进行可见光光催化活性测试。结果表明:N-TiO_2/RGO比同条件下制得的N-TiO_2和TiO_2/RGO具有更好的可见光光催化性能,可见光下照射5h,对甲基橙的降解率可达到95%。     

Fe~(3+)/N共改性TiO_2可见光催化剂的制备及其对染料光催化降解性能研究

以偕胺肟纤维(AOCF)为载体,与TiCl_4进行配位后再水解,制得TiO_2/纤维复合物(N-TiO_2)。再将NTiO_2与FeCl_3反应,获得Fe、N共改性纳米TiO_2/纤维复合材料(Fe3+/N-TiO_2)。采用SEM、XRD、EDS等对复合物的形貌、晶态结构、表面元素进行表征。以染料降解率为指标,优化制备条件:Fe~(3+)初始浓度5.0mmol/L、pH=2.0、改性反应时间为20min。考察了Fe~(3+)/N-TiO_2对活性黄、活性红和甲基橙三种染料溶液的光催化降解性能,结果显示:在可见光下其对3种染料表现出良好的光催化性能,且可多次重复使用与再生,光催化反应过程符合一级反应动力学特征。PL和UV-Vis分析表明:Fe、N共改性使TiO_2禁带宽度窄化,吸收带边红移,其光谱响应范围变宽。     

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。     

纳米二氧化钛光催化活性影响因素的研究

以苯酚为模拟污染物,考察了不同晶型、溶液初始pH值、反应物初始浓度、氧气的协同作用对TiO2悬浮体系光催化活性的影响;并将TiO2负载到活性炭纤维上,制备了固定体系的TiO2/ACF复合催化剂.结果表明,具有混晶结构的P25降解速率比纯锐钛矿TiO2快;溶液pH=6及苯酚初始浓度为150 mg/L时,降解速度最快;通入氧气,可以提高催化剂活性;光催化降解苯酚表明,TiO2/ACF复合催化剂具有较好的光催化活性.     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

镧掺杂TiO_2/活性炭纤维复合光催化材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,以活性炭纤维为载体,制备了镧掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明:镧的掺杂能够提高TiO2/ACF复合材料的光催化活性。当焙烧温度为400℃,镧的掺杂量为2%(摩尔分数)时,材料的光催化活性达到最佳效果。     

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%。     

离子液体中纤维素/TiO_2复合材料的制备及其性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐BMIMCl为反应介质,钛酸丁酯作为钛前驱物,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2,并将其负载在纤维素上,制备纤维素/TiO_2复合材料。采用单因素实验对反应条件进行优化,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外光漫反射(DRS)及热分析仪(TG)对复合材料结构及性能进行表征。以紫外光为光源,研究纤维素/TiO_2复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解性能。结果表明:采用离子液体BMIMCl作为反应介质,可在常温常压下制备出高活性的光催化复合材料;TiO_2负载于纤维素后的复合材料对甲基橙的降解率在80min达到97.09%,与未负载的纳米TiO_2光催化剂相比,复合材料对甲基橙的降解率提高了37%。纤维素/TiO_2复合材料重复利用4次后对甲基橙的降解率仍能达到62.66%。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。     

可见光响应RGO/TiO_2复合材料制备及性能研究

以内蒙古兴和县天然石墨为前驱体,用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并以硫酸钛[Ti(SO4)2]为钛源,采用水热法制备了系列还原氧化石墨烯(RGO)/二氧化钛(TiO_2)复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR及UV-Vis等对样品进行测试,并以甲基橙溶液为目标污染物评价其可见光光催化性能。结果表明:制得的RGO/TiO_2复合材料中TiO_2均以锐钛矿型存在,颗粒尺寸7nm左右,光响应范围扩至可见区,具有较高的可见光光催化活性;当GO掺杂量为0.10g时制得的复合材料,在氙灯照射10min后对甲基橙的降解率可达88.41%,照射30min时的降解率可达到96%以上。     

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%。