金属掺杂TiO_2薄膜光降解活性艳兰的研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同金属和不同厚度的TiO_2薄膜,以紫外光为光源,考察了不同厚度的TiO_2薄膜以及不同厚度的掺杂金属TiO_2薄膜降解活性艳蓝的效果。研究结果表明,TiO_2薄膜以及掺杂金属TiO_2薄膜的厚度对光催化效果有明显影响,并且不是简单的随着厚度的增加而增大或减小;掺杂金属影响TiO_2薄膜的光催化性能,本研究掺杂的银离子能明显提高TiO_2薄膜的光催化性能,而钒离子则不能提高TiO_2薄膜的光催化作用。     

纳米二氧化钛薄膜协同接触辉光放电技术降解亚甲基蓝

通过溶胶-凝胶法制得纳米TiO_2薄膜,研究了日光条件下亚甲基蓝在薄膜上的光催化降解以及在TiO_2协同接触辉光放电条件下的降解,结果表明:镀膜5次所得薄膜具有高的催化性能;TiO_2协同接触辉光放电可以高效地降解亚甲基蓝分子;所制得的薄膜随使用次数的增加而活性变化不大。     

钕氟复合掺杂二氧化钛纳米线阵列的光催化性能

利用溶胶-电泳沉积技术,以多孔有序阳极氧化铝膜为模板制备Nd~(3+)/F~-共掺杂的二氧化钛纳米线阵列.用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其进行表征,并以甲基橙为降解物,对Nd~(3+)单掺杂TiO_2、F~-单掺杂TiO_2和Nd~(3+)/F~-共掺杂TiO_2进行了光催化降解性能研究.结果表明:Nd~(3+)/F~-共掺杂TiO_2纳米线阵列具有比单元素掺杂更高的光催化活性,光照1 h对甲基橙的降解率均达到90%以上.同时,杂质离子的引入使得TiO_2薄膜的吸收波长发生红移,实现了在不降低TiO_2光催化性能的同时又具有可见光活性.     

钙掺杂的多孔TiO_2的制备及其光催化性能研究

采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了钙掺杂的多孔TiO_2薄膜,以聚苯乙烯(PS)微球、聚醚P123分别为大孔和介孔导向剂。通过SEM、TEM、XRD、PL、比表面积分析法及紫外-可见分光光度法对材料形貌、结构、光降解性能进行了表征。研究了不同含量的Ca掺杂样品在紫外光区对罗丹明B(RhB)的光降解性能。实验结果表明,掺杂少量的Ca可以显著提高大孔-介孔TiO_2薄膜材料的光催化活性,且当掺Ca量为0.25%时,多孔TiO_2对RhB的光催化活性最大。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

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。     

层层自组装PU/PSS/{201}TiO_2复合薄膜及其光催化性能

通过氢氟酸(HF)的调控,制备了高晶面指数{201}TiO_2,引入高分子材料聚氨酯(PU)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS),通过层层自组装(LbL),制备了(PU/PSS/{201}TiO_2)_n复合薄膜,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)和紫外漫反射(UV-Vis)对复合薄膜进行了表征。结果表明,{201}TiO_2的晶型结构为锐钛矿型,具有类花瓣状结构,其平均粒径约为1μm。紫外-可见吸收光谱证实了该复合薄膜的线性和规则生长。通过紫外光照射下亚甲基蓝(MB)的降解,研究了该复合薄膜的光催化性能。此外,薄膜在重复使用6次后,光催化活性并未明显下降。结果显示,利用LbL自组装合成的薄膜比粉体TiO_2具有更好的光催化活性,在工业印染类废水处理中具有一定的应用前景。     

复合TiO_2纳米颗粒的TiO_2纳米棒阵列的制备、表征及光催化性能研究

从提升光生电荷分离效率的角度出发,先采用一步水热法制备了单晶TiO_2纳米棒阵列,再经简单的常温化学浴处理在其表面复合TiO_2纳米颗粒,获得了核壳结构的TiO_2纳米棒阵列-TiO_2纳米颗粒(TNR@TNP),通过XRD、SEM、TEM对其结构和形貌进行了表征,并对其室温下降解气态苯的光催化性能进行了评价,通过光电流测试和XPS表征对其光催化降解机理进行了研究。结果表明,化学浴浸泡30h的TNR@TNP的光催化降解气态苯的活性最强;TiO_2纳米颗粒表面的氧空位缺陷能够捕获空穴,将空穴钉扎在其表面,而电子则沿着TiO_2纳米棒阵列方向迁移至FTO导电玻璃,从而提升光生电荷分离效率,使得TNR@TNP的光催化活性明显增强。     

大孔/介孔Ag/AgBr/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光光催化活性

以钛酸四丁酯、硝酸银、溴化钠为前驱体,先采用无模板法制备大孔/介孔TiO_2,再通过浸渍沉淀法和光还原法制备大孔/介孔Ag/AgBr/TiO_2复合光催化剂,通过SEM、XRD、FTIR、BET、XPS、DRS对其进行了表征,并评价了可见光下Ag/AgBr/TiO_2降解罗丹明B水溶液的光催化活性。结果表明,Ag/AgBr改性对大孔/介孔TiO_2的形貌、比表面积、晶型结构、带隙结构和光催化活性影响显著。在Ag/AgBr与TiO_2物质的量比为1时,Ag/AgBr/TiO_2复合光催化剂的光催化活性最高,降解速率常数为50.21×10~(-3) min~(-1),分别是纯TiO_2和纯AgBr的14.5倍和2.15倍。     

多功能PVDF/PVP/TiO_2复合材料的制备及性能研究

通过在聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料薄膜上负载聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性TiO_2光催化纳米粒子制备了集油水分离和光催化降解功能为一体的多功能复合材料。由于改性TiO_2带来的粗糙结构,使得PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜具有较高的油水分离性能,分离通量和拒油率分别为164 L/(m2·h)和99.8%。除此以外,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜在30 min内对甲基橙/甲苯乳液中甲基橙降解率达到了98.22%,并且对多种不同种类的可溶性污染物均具有较好的降解效果。循环稳定性方面,PVDF/PVP/TiO_2-2复合薄膜的分离性能以及光降解性能在经过10次循环后均为发生较大的下降,具有较好的实用性。     

B-F-S梯度掺杂改性TiO_2薄膜材料的光催化性能

研究了B,F,S梯度掺杂TiO_2薄膜的光催化活性,考察了晶相结构及吸收光波长的变化.结果表明,离子单掺杂或共掺杂后TiO_2薄膜的光催化活性均优于表面掺杂的TiO_2薄膜,共掺杂TiO_2薄膜的光催化性能优于单掺杂的TiO_2薄膜,离子三掺TiO_2薄膜对品红的最佳降解率可达81.11%,与离子间的协同效应有关.     

固体酸催化剂SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2的合成及其催化合成丙烯酸异冰片酯

采用共沉淀与浸渍法制备了不同SnO_2掺杂量(摩尔分数1%~7%,以TiO_2计,下同)的SO42-/TiO_2-SnO_2固体酸催化剂,利用N2-吸附脱附、FTIR、NH3-TPD对催化剂的结构和性质进行了表征。结果表明:SnO_2掺杂可以有效改善催化剂的比表面积与孔结构,有利于载体与SO42-形成配位结构,显著增加了催化剂酸性中心数量,从而增强了催化性能。SnO_2掺杂量为5%的SO42-/TiO_2-SnO_2固体酸催化剂催化丙烯酸与莰烯酯化反应,催化剂用量为10%(占反应物的质量分数,下同),反应温度为70℃,丙烯酸与莰烯物质的量比为1.3︰1时,莰烯的转化率为81.9%,丙烯酸异冰片酯选择性为98.5%,较SO42-/TiO_2显示出更高的反应活性与稳定性。     

TiO2/改性膨润土对RhB的吸附-光催化降解协同去除

利用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对钠基膨润土(Bt)进行改性得有机改性膨润土(C-Bt),并与纳米TiO_2复合探究复合材料对目标污染物罗丹明B(RhB)的吸附-光催化降解耦合。采用X射线衍射、氮气低温吸附-脱附、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X光电子能谱等表征分析材料的理化性质和构-效关系。结果表明,改性显著增加了膨润土的层间间距和比表面积,从而促进了RhB的内、外传质。负载的TiO_2主要以锐钛矿相赋存,于C-Bt层间及外表面均匀分散,复合后有效增大了了TiO_2的比表面积,改善了材料的吸附性能。TiO_2/C-Bt对RhB的吸附去除率为48.34%,远高于未改性TiO_2的吸附效率(6.52%),通过理论计算证明了复合材料的外扩散速率与内扩散速率均得到了大幅提升。RhB的降解效率从55.49%(TiO_2)显著提升至91.82%(TiO_2/C-Bt),表观一级动力学速率常数增加了两倍。复合催化剂光催化性能的提高主要归因于:(1)复合材料比表面积的增大和内外传质速率提升,有利于污染物的富集,增加了TiO_2与RhB的密切接触;(2)光催化过程产生的自由基能够降解C-Bt表面吸附的RhB分子,使材料的吸附性能得以再生,吸附-光催化二者的协同有利于RhB的高效去除。     

TiO_2/石墨烯的制备及光催化降解亚甲基蓝效能研究

针对二氧化钛(TiO_2)在光催化反应当中电子和空穴复合快、比表面积小、可见光催化效率低的问题,以钛酸四丁酯(TBT)和石墨烯(GR)为原料,通过溶胶凝胶法制备了TiO_2/石墨烯,采用XRD、XPS、SEM、BET、UV-VIS等相关测试手段表征。通过在低功率18W LED白光灯照射下降解亚甲基蓝(MB)对TiO_2/GR的光催化性能进行评价。高温煅烧TiO_2/GR未使GR氧化,而TiO_2/GR中的TiO_2从锐钛矿型(450℃-650℃)转为锐钛矿型和金红石型混晶存在(750℃)到达850℃转为金红石型。TiO_2/GR的表面结构,由球状的TiO_2分散在GR上,比表面积(SBET)达到220.60m~2/g,较TiO_2 的SBET增大了37.8%;禁带宽度变窄(1.74eV)吸收边明显"红移",可见光照射下MB的降解率为66.4%,相比TiO_2提高了22.1%,与未复合的相比,在可见光下催化性能得到了显著提高。     

超临界干燥法制备TiO_2/凹凸棒复合光催化剂

以凹凸棒为载体,四氯化钛为钛源,通过溶胶-凝胶法结合超临界干燥法制备TiO_2/凹凸棒复合光催化材料。采用XRD、SEM、TEM、BET、XPS等方法对材料的结构、形貌及催化性能进行表征。研究结果表明:超临界干燥可增大复合材料的比表面积,抑制TiO_2发生晶型转变。凹凸棒吸附特性良好,增加了材料表面的活性位点,显著提高催化剂的光催化活性。不同煅烧温度下的TiO_2均为锐钛矿型,粒径约为20 nm,呈不规则短棒状,成功负载于凹凸棒上。在400℃煅烧2 h条件下,催化剂3 h后对亚甲基蓝的降解率可达98.4%。     

RGO/In_2S_3复合修饰TiO_2纳米管阵列及其光催化应用

采用脉冲电沉积法将In_2S_3纳米粒子沉积在TiO_2纳米管阵列(NTs)上,得到In_2S_3–TiO_2 NTs。然后通过脉冲电沉积法将石墨烯薄膜修饰在In_2S_3–TiO_2 NTs上,制备出RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料。通过光电流测试和2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)降解试验表征了RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs的光电性能和光催化性能。结果表明:相对于纯TiO_2 NTs,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料的光生电子-空穴对的复合率更低,对可见光的吸收更强。光催化180 min后,RGO/In_2S_3–TiO_2 NTs复合材料对2,4-D的降解效率高达93.36%,重复使用5次后仍有90.70%。     

(001)面暴露TiO_2催化剂的常压制备及性能研究

以HF为晶面控制剂,通过超声辅助-溶胶凝胶法制备暴露高活性(001)晶面的TiO_2。XRD、TEM、N2-BET表征结果表明,制备得到的产物主要为锐钛矿TiO_2,HF的添加可以有效提高(001)晶面占比,超声辅助可以明显减小TiO_2粒径,增大比表面积。当HF添加量为1.0 mL,超声功率为180 W,煅烧温度为600℃时,制备的TiO_2对RhB的光催化降解性能最佳。超声辅助和HF的添加可使光催化剂的催化速率显著提高。当TiO_2投加量为250 mg/L,RhB初始浓度为0.5×10~(-5)mol/L时,降解效果最佳。     

二氧化钛/羟基磷灰石纳米颗粒的制备及其性能研究

室内空气中的挥发性有机污染物(VOCs)会严重危害人类的身体健康。采用水热法制备了二氧化钛/羟基磷灰石(TiO_2/HAP)纳米复合颗粒,其粒径分布在20 nm左右。掺杂HAP不仅显著减小TiO_2纳米晶的晶粒尺寸,增大比表面积,并提高催化剂表面的吸附氧含量。结果表明:TiO_2/HAP纳米颗粒对甲苯具有良好的吸附性能和光催化降解性能,它的光催化降解效率为87.14%高于纯TiO_2纳米颗粒。因此TiO_2/HAP纳米颗粒在去除VOCs中具有广阔的应用前景。     

改性TiO2纳米管的制备及其对盐酸多西环素的降解

利用商业TiO_2粉末,采用水热法制备出不同摩尔分数的Co~(2+)掺杂改性TiO_2纳米管,以盐酸多西环素为降解目标,研究了样品的光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、比表面积仪(BET)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV/Vis)等技术对样品进行了表征。结果表明,TiO_2纳米管管径均一、管壁多层,具有两端开口的中空孔径结构;Co~(2+)掺杂不会对纳米管的形貌产生影响,但能够增大纳米管的比表面积;Co~(2+)以离子形式存在于TiO_2纳米管的晶格内部;随着Co~(2+)掺杂量的增加,掺杂样品的吸收边出现了持续的红移。盐酸多西环素的光催化降解实验表明,相比TiO_2粉末, TiO_2纳米管具有较好的光催化活性,并且Co~(2+)掺杂改性提高了材料的光催化活性。其中,摩尔分数为1%的Co~(2+)掺杂改性的样品对盐酸多西环素的光催化降解效果最好,在氙灯照射下反应120 min,降解率为81.1%。