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。     

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。     

TiO_2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性EI北大核心CSCD

通过溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的纳米TiO_2,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法合成了纳米TiO_2/石墨烯复合材料。采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇1000为反应单体,二月桂酸二丁基锡为催化剂,二羟甲基丙酸作为扩链剂,并以甲基丙烯酸羟乙酯封端,成功制备出水性聚氨酯预聚体。将TiO_2/石墨烯复合材料引入UV固化聚氨酯体系,制备了含有不同质量分数复合材料的聚氨酯涂层。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了材料的形貌、组成、结构及光催化降解性能。结果表明,TiO_2/石墨烯复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出了较好的光催化性能。280nm紫外光照射下24h之内对甲基橙降解率达到77.20%,而在可见光条件下复合材料对甲基橙降解率达到57.52%。经改性的聚氨酯涂层的各项力学性能有了不同程度的提高。     

TiO_2/石墨烯纳米复合材料对UV固化水性聚氨酯的改性

通过溶胶-凝胶法制备了锐钛矿型的纳米TiO_2,用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,用水热法合成了纳米TiO_2/石墨烯复合材料。采用异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇1000为反应单体,二月桂酸二丁基锡为催化剂,二羟甲基丙酸作为扩链剂,并以甲基丙烯酸羟乙酯封端,成功制备出水性聚氨酯预聚体。将TiO_2/石墨烯复合材料引入UV固化聚氨酯体系,制备了含有不同质量分数复合材料的聚氨酯涂层。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了材料的形貌、组成、结构及光催化降解性能。结果表明,TiO_2/石墨烯复合材料改性水性聚氨酯涂料表现出了较好的光催化性能。280nm紫外光照射下24h之内对甲基橙降解率达到77.20%,而在可见光条件下复合材料对甲基橙降解率达到57.52%。经改性的聚氨酯涂层的各项力学性能有了不同程度的提高。     

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%。     

TiO2负载木质素纤维的制备与光催化降解甲基橙性能研究

以木质素纤维为载体，采用碱性氧化法对载体木质素纤维进行预处理之后，使用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂负载木质素纤维复合光催化剂，并检测了在紫外光催化下对甲基橙的去除能力以及循环反应性能。TiO₂负载木质素纤维复合材料的结构性能通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等测试技术进行表征。结果表明：TiO₂颗粒均匀地分布在木质素纤维表面，合成了高度分散的TiO₂负载木质素纤维复合光催化材料；在钛酸四丁酯10mL、无水乙醇35mL、pH为3、温度为35℃时，TiO₂产率最高为89%;经紫外光照射2h,不同浓度下对甲基橙的降解率最高为75.5%,不同pH下对甲基橙降解率最高为80.1%,不同温度下对甲基橙溶液的最佳去除率为63.2%。TiO₂负载木质素纤维复合光催化剂再循环使用中，表现出较好的抗循环衰减特性，经过5次循环后，其对甲基橙的降解率仍达到77.6%。     

g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用经硫酸处理过的三聚氰胺热解制备g-C_3N_4,利用光照还原在其表面负载Ag颗粒,再通过原位沉积法沉积上AgCl和TiO_2,制得g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合催化剂。既而采用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和PL等分析手段对材料进行表征。并用10mg催化剂、50mL 15mg/L甲基橙溶液作为反应体系进行光催化实验。光照80min后,g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2光催化剂对甲基橙的降解率为99.35%。相同条件下,g-C_3N_4、g-C_3N_4/Ag和g-C_3N_4/TiO_2催化剂对甲基橙的降解率分别为34.29%、45.33%和55.84%。该结果表明,复合材料g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2具有优异的光催化性能。优异的光催化性能得益于材料中g-C_3N_4、Ag、AgCl和TiO_24种组分间的协同作用。     

TiO_2/蒙脱土复合材料的制备及光催化降解苯酚性能

为了利用TiO_2优越的光催化活性和蒙脱土(MMT)的结构特性,首先,以MMT为载体、TiCl_4为原料、氨水为沉淀剂,采用水解沉淀法制备了TiO_2/MMT复合材料;然后,利用FTIR、XRD和SEM对TiO_2/MMT复合材料进行成分、晶型、结构和形貌表征;最后,在紫外光照射下,考察了不同TiO_2含量的TiO_2/MMT复合材料对模拟苯酚废水的光催化降解活性,并结合紫外-可见光谱对复合材料光催化降解苯酚的过程进行了跟踪实验。结果表明:所制备的TiO_2/MMT复合材料中TiO_2为锐钛矿相,在MMT上的晶粒尺寸为7.8nm。TiO_2/MMT复合材料中层间域内成分被钛柱取代,且柱撑反应在层间域内进行。因此MMT的基本骨架不变,且TiO_2分散在MMT的表面。当苯酚的初始浓度为10mg/L、苯酚溶液的pH为6且紫外光照射时间为150min时,37.5wt%TiO_2/MMT复合材料对苯酚降解率为63%,优于MMT(4.5%)和纯TiO_2(55%),说明MMT的负载提高了TiO_2的光催化活性。     

Bi_2MoO_6/Ni-FeLDH复合材料的制备及可见光催化性能

采用水热法和共沉淀法结合制备Bi2MoO6/Ni-Fe LDH复合材料,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS和N2物理吸附等对样品的结构和形貌进行表征。以甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B和苯酚为目标降解物,在可见光下进行复合材料的光催化性能测试,以降解甲基橙溶液为例研究复合材料的光催化反应机理。结果表明,复合材料的BET比表面积随着Ni-Fe LDH含量的增加而增大,光催化活性明显提高。Bi2MoO6/Ni-Fe LDH复合材料中Ni-Fe LDH的含量为4.5%时具有最好的光催化效果,可见光照射60min,甲基橙的降解率达91%,较Bi2MoO6和Ni-Fe LDH分别提高52%和16%。Bi2MoO6/Ni-Fe LDH复合材料具有良好的稳定性,循环使用5次,甲基橙(MO)的降解率为88%。复合材料光催化降解甲基橙反应遵循一级反应动力学。     

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。     

P(MMA-AN)/TiO2复合粒子的制备及光催化性能

采用原位乳液聚合方法制备了基于共价键结合的P(MMA-AN)/TiO2复合粒子,红外光谱和热失重分析结果表明P(MMA-AN)在TiO2表面接枝率为15.9%。以甲基橙溶液为目标污染物,研究了P(MMA-AN)/TiO2复合粒子和TiO2对甲基橙的吸附和光催化降解甲基橙溶液的性能,结果表明:两种粒子对甲基橙的吸附都很少;在相同时间内,P(MMA-AN)/TiO2复合粒子对甲基橙溶液的降解性能优于TiO2,紫外光照180 min后,P(MMA-AN)/TiO2复合粒子对甲基橙溶液的降解率达到了88%,而TiO2仅为74%。     

热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶–凝胶法在常压下经不同温度热处理制备了TiO2/SiO2复合气凝胶光催化剂,利用XRD、TGA和BET等手段对其微观结构进行表征,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化性能,研究了热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶的微观结构及光催化性能影响规律.结果表明:随着热处理温度升高,TiO2/SiO2复合气凝胶中锐钛矿结晶度升高,晶粒尺寸增大,比表面积减小,使TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.当热处理温度为700℃左右,紫外光照20 min TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的降解率达到95.4%.     

离子液体中微波辅助合成纳米TiO2／PMMA及其光催化活性

微波加热法制备了[Bmim]BF4、[Bmim]PF6、[Amim]BF4三种离子液体,并分别以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下合成了纳米TiO2／PMMA复合材料,在高压汞灯照射下用甲基橙溶液对其光催化降解活性进行了测试,并用XRD、IR和TG对该复合材料的结构进行了测试和表征,结果表明,分别以这三种离子液体作为反应的介质,采用微波辐射加热能够制备出纳米TiO2／PMMA复合材料。该复合材料不需要经过高温煅烧就表现出较高的光催化活性,离子液体的存在均能够显著提高复合材料的光催化活性,但三种离子液体中又以[Bmim]PF6作介质所制得的复合材料催化活性为高。     

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%。     

TiO_2-聚吡咯复合材料的制备及光催化性能

采用原位氧化聚合法制备TiO2-聚吡咯复合材料,研究吡咯与TiO2配比对TiO2-聚吡咯复合材料在紫外光和太阳光下光催化降解甲基橙的影响,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对样品进行表征。结果表明,TiO2-聚吡咯复合材料与纯聚吡咯相比,聚吡咯本征态特征峰和C─N伸缩振动峰峰值都向高波数偏移,TiO2和聚吡咯的复合并不是单纯的物理复合,而是产生了化学作用力;通过改变吡咯的添加量,可以控制聚吡咯在TiO2粉体表面的包覆量,聚吡咯的包覆对TiO2的晶型没有影响;聚吡咯对TiO2的包覆可降低TiO2的禁带宽度至2.90 eV,使TiO2-聚吡咯复合材料可吸收的波长范围拓宽到可见光区,提高复合材料在可见光下的光催化能力;适量的聚吡咯包覆可以提高TiO2-聚吡咯复合材料的光催化活性,以紫外灯作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.06时,复合材料的电子-空穴对分离效果最好;以太阳光作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.04时,复合材料的光谱拓展效果最好。     

TiO_2-Al_2O_3负载型催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和氢氧化钠为反应物,采用两步水热法制备TiO2纳米线,并将其原位负载于Al2O3载体上,研究它们对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,锐钛矿相TiO2主要呈纳米线和八面体状负载在Al2O3载体上,当TiO2负载质量分数为30%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为1.332 0 g/L时,TiO2-Al2O3负载型催化剂光催化降解甲基橙的性能最佳,光照5 h后,甲基橙在紫外和太阳光下的降解率分别达到58.9%和55.6%。相同实验条件下,TiO2-Al2O3负载型催化剂对甲基橙的降解率比单纯TiO2提高了35.1%。     

TiO2纳米颗粒的制备、光催化性能及羟基自由基研究

采用聚丙烯酰胺凝胶法制备了TiO2纳米颗粒,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外．可见光漫反射光谱分别研究了不同煅烧温度对样品晶相、颗粒形貌和带隙的影响．以甲基橙（M0）为目标降解物,在紫外光照射下考察了制得的TiO2样品的光催化性能．研究结果表明,500℃煅烧制备的样品光催化性能最好;随着催化剂用量的增加,MO降解率呈现先增大后减小的趋势,最佳催化剂用量为4．0g／L;在pH值不太高时（≤7．2）,M0降解率随pH值的升高呈下降趋势．以香豆素为探测剂．采用荧光光谱检测催化剂在紫外光照射下产生羟基自由基（·OH）的情况,研究了煅烧温度、催化剂用量和溶液pH值对·0H产率的影响．研究结果还表明,·OH产率与MO降解率的变化规律基本一致,表明·0H可能是TiO2光催化降解有机染料的主要活性物种．     

TiO2／膨胀石墨复合材料的制备及光催化性能的研穷

采用快速升温法制备出以膨胀石墨为载体的TiO2／膨胀石墨光催化剂，用SEM及XRD对其表面形貌及结构进行表征，研究了光催化剂在紫外光照射下的催化能力，探讨了目标降解物溶液的初始浓度及其pH值对光催化剂的降解能力的影响。结果发现，负载量为10％的光催化剂对40mg／L的亚甲基兰溶液5h的光降解率达到58．83％，甲基橙为51．12％。     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

Photocatalytic degradation of methyl orange using a TiO2/Ti mesh electrode with 3D nanotube arrays

To further improve the photocatalytic techniques for water purification and wastewater treatment, we successfully prepared a new type of TiO(2)/Ti mesh photoelectrode, by anodization in ethylene glycol solution. The three-dimensional arrays of nanotubes formed on Ti mesh show a significant improvement in photocatalytic activity, compared to the nanotube arrays formed on foil. This can be demonstrated by about 22 and 38% enhancement in the degradation efficiency per mass and per area, respectively, when TiO(2)/Ti mesh electrode was used to photocatalyze methyl orange (MO). Furthermore, the effects of different parameters on MO photodegradation were investigated, such as different photoelectrode calcination temperature, the initial pH value of MO solution, and the present of hydrogen peroxide. The superior photocatalytic activity could be achieved by the TiO(2)/Ti mesh photoelectrode calcinated at 550 °C, due to the appearance of mixed crystal phases of anatase and rutile. In strong acidic or caustic conditions, such as pH 1 or 13, a high degradation efficiency can be both obtained. The presence of H(2)O(2) in photocatalytic reactions can promote photocatalytic degradation efficiencies. Moreover, the experimental results demonstrated the excellent stability and reliability of the TiO(2)/Ti mesh electrode.