大孔TiO_2-ZnO复合纳米材料的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法和胶态晶体模板法,制备了大孔TiO2-ZnO复合纳米材料。其晶相结构和形貌特征采用X射线粉末衍射(XRD)、透视电子显微镜(TEM)进行了表征,并以甲基橙为降解对象,对其光催化活性进行了研究。结果表明,采用无皂乳液聚合法得到的聚苯乙烯(PS)微球粒径均匀,为900nm。以紧密堆积的PS胶态晶体为模板,制得的TiO2-ZnO复合纳米材料的大孔孔径约为900nm,孔壁厚度约为20nm。XRD结果显示,材料中的TiO2为锐钛矿型。光催化降解结果表明,大孔TiO2-ZnO复合纳米材料对甲基橙降解1.5h后降解率可达91.3%,与普通的TiO2-ZnO纳米粉体材料相比提高了11.2%.     

锐钛矿型TiO_2薄膜的低温制备及其光催化性能研究

采用改进的sol-gel法及浸渍–提拉工艺在低温条件下制备了纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)及紫外–可见光光谱仪(UV-Vis)对所制TiO2薄膜的物相结构、表面形貌以及光吸收特性进行了表征,并利用紫外光照降解亚甲基蓝溶液的方法考察了TiO2薄膜的光催化活性。结果表明:低温制备的纳米TiO2薄膜为锐钛矿结构,表面均匀致密,且对紫外光表现出较强的吸收特性。在紫外光照射48 h后,该TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液的降解率为67.4%。     

不同形貌TiO2微晶光催化降解甲基橙的研究

分别以钛酸正丁酯和四氯化钛为前驱体,以十二烷基苯磺酸钠(DBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、羟丙基甲基纤维素(HPMCS)为形状控制剂,利用溶胶-凝胶法制备不同形貌的TiO2微晶,并以甲基橙为模型化合物考察其光催化活性.XRD分析结果表明焙烧温度为500℃时所得TiO2均为锐钛型晶相.UV-vis分析表明加表面活性剂时所制备TiO2微晶吸收发生红移,带隙能下降.加SDS时所得立方形TiO2微晶的光催化活性高于其他样品.焙烧温度为600℃时TiO2微晶光催化活性最强,对甲基橙的降解速率最快.     

电场辅助TiO2薄膜光催化降解甲基橙的影响

将电场引入到TiO2光催化降解甲基橙反应中,实验讨论了电场对TiO2光催化活性的影响及电场对薄膜最佳光催化活性层数的影响.结果表明:外加电场对光催化反应的影响明显,在外加电压30V时,TiO2光催化降解甲基橙的降解率提高了50%;此外,电场对催化剂TiO的最佳光催化活性层数有一定的影响,最佳光催化活性层数从无电场时的6层变为7层.     

铁、镧共掺杂纳米TiO2可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了铁、镧共掺杂纳米TiO2,采用X线衍射仪(XRD)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(FL)等测试手段对样品进行表征。结果表明,500℃煅烧后的掺杂TiO2均呈锐钛矿型,平均粒径为6.1nm,掺杂抑制了TiO2粒径的长大,掺杂的Fe3+、La3+能有效进入TiO2晶格。掺杂使TiO2的吸收带边红移且在可见光区的光吸收增强,样品的荧光强度越小,催化效果越好。可见光光催化降解甲基橙实验结果表明,可见光照射5h,最佳共掺杂的0.01%Fe/0.6%La-TiO2对甲基橙的降解率达40.7%。     

超声法制备TiO2纳米棒及其光催化性质的研究

研究了TiO2纳米棒的制备和形成机理及其在光催化降解活性艳红中的应用。采用超声法,以TiCl4为原料,制备了纳米TiO2。SEM结果显示所制备的TiO2为棒状结构,直径30 nm左右,长约200 nm。比表面积为60.500 7 m2/g。XRD显示其为金红石型晶体,700℃烧结后结晶程度增强,形貌保持不变,比表面积降到37.963 2 m2/g。超声法制备的TiO2纳米棒700℃烧结后应用于光催化降解活性艳红时,降解率高达98.94%,表现出优于P25的催化活性。     

钕掺杂纳米二氧化钛光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在Si(111)衬底上制备纳米TiO2薄膜,利用电化学阴极还原法对TiO2纳米薄膜掺杂Nd3+,对其结构及光催化活性进行研究,结果显示,所制备的样品均为多晶结构,随着Nd3+掺杂量的增加颗粒尺寸明显减小,比表面积增大.Nd3+的掺杂导致TiO2光催化剂吸光能力增强,同时吸收限红移,提高了光的利用率,并且当掺杂量为1.2%时,光催化活性最好.     

退火温度对溶胶-凝胶法制备的TiO2/石墨烯 复合材料性能影响

为了研究退火温度对TiO2/ 石墨烯复合材料物相结构、微观形貌、光催性能的影响,采用溶胶－凝胶法制备 TiO2/石墨烯复合材料1并分别在350 ℃ 、450℃和550 ℃对复合材料进行退火处理。研究结果表明,随着退火温度的升高,TiO2/石墨烯复合材料的晶粒尺寸逐渐增加,结晶性变好,出现了卷曲状的石墨烯?光催化性能先增大后降低,当退火温度为450℃时,复合材料禁带宽度为2.9ｅＶ,具有最佳的光催化活性。     

TiO2纳米粉体的烧结行为及其性能的研究

分别采用Ti(SO4)2、TiOCl2沸腾回流直接水解制得了纯锐钛矿型和混晶的纳米TiO2。用XRD、SEM对不同煅烧温度下的纳米TiO2粉末结构、粒径大小进行了表征。结果表明:混晶中的锐钛矿相转变温度(500℃)明显低于纯锐钛矿相的(600℃以上)。纳米TiO2粉末的光催化活性与煅烧温度密切相关,500℃煅烧的混晶结构的纳米TiO2粉体表现出较高的光催化活性,20 min催化氧化降解率达到92.3%。     

纳米TiO_2光催化降解次甲基蓝的影响因素研究

以TiCl4为原料,采用水解沉淀法,并在空气气氛下于不同温度煅烧2h,制备得到纳米TiO2。采用XRD、TEM及UV-Vis对样品进行表征。在卤钨灯照射下,研究了不同煅烧温度、不同pH值以及H2O2的加入等因素对TiO2光催化降解次甲基蓝的影响。结果表明:以水解沉淀法制备的纳米TiO2,随煅烧温度的提高,在600℃开始向金红石相转变,1000℃时全部转变为金红石相,并且TiO2粒子长大,吸收带边向长波方向移动。锐钛矿相与金红石相共存的纳米TiO2比纯锐钛矿相和金红石相有更优异的光催化活性,在卤钨灯下照射90min,对次甲基蓝的降解率达到97%。     

金包覆TiO_2纳米薄膜的光催化杀菌性能研究

采用射频反应溅射法在玻璃衬底上制得均匀透明的TiO2纳米薄膜,然后采用金(Au)离子溅射镀膜法制得金包覆TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了金包覆TiO2薄膜的结晶特性和表面形貌。研究显示,射频功率为200W时,射频薄膜表面光滑平整,由锐钛矿型TiO2纳米微粒构成,其微粒直径在20～100nm。Au离子溅射镀膜和真空退火后薄膜的表面形貌没有明显的变化。采用细菌涂布培养法对金掺杂TiO2纳米薄膜的光催化杀菌性能进行研究,结果表明金包覆TiO2纳米复合薄膜较单一TiO2纳米薄膜在光催化杀菌范围、速度及效率上具有明显的增强,对枯草芽孢杆菌在10min内的杀菌率均达到90%以上。根据实验结果,讨论了金包覆TiO2纳米薄膜光催化杀菌机理。     

掺Fe~(3+)的A-TiO_2的水热法制备及其可见光光催化性能

以硫酸钛为原料,用水热法制备了掺Fe3+的TiO2粉末,并对其晶相结构进行了分析,考察了自制掺Fe3+的TiO2对甲基蓝溶液的光催化性能。结果表明:所制备的TiO2为锐钛矿型TiO2(A-TiO2)。可见光照下,用自制掺Fe3+的A-TiO2降解甲基蓝溶液的最佳条件是:于ρ(甲基蓝)为8mg/L的溶液中加入0.0203g掺Fe3+为5%(摩尔分数)的A-TiO2粉末,并加入φ(H2O2)为4%,室温反应4h,最高降解率达到约88%。     

锐钛型掺铁TiO_2可见光催化降解苯胺的研究

为了研究掺铁TiO2对苯胺的光催化降解效果,以硫酸钛为原料采用水热法制备了锐钛型掺铁TiO2粉末,确定了它在可见光照射下对苯胺溶液的催化降解工艺条件。结果表明,在如下最佳条件下:苯胺初始质量浓度(0)为50 mg/L,溶液pH=7,掺铁0.2%(摩尔分数)的锐钛型TiO2的质量浓度为1.0 g/L,室温(17℃)下可见光照射反应1 h,苯胺的降解率达到71.46%。     

锐钛型纳米TiO_2光催化性能的研究

以TiCl4为原料,采用沸腾回流强迫水解法制备纳米TiO2,用XRD、TEM对粉体进行表征。采用甲基橙溶液进行光催化降解试验,研究了TiO2的煅烧温度、添加量以及溶液的初始pH值对光催化性能的影响。实验结果表明,当溶液pH=2,TiO2煅烧温度为600℃,添加量为0.8 g/L,光催化75 min甲基橙的脱色率为90.87%。     

锐钛矿TiO_2的水热法制备以及紫外光降解甲醛

用硫酸钛水热法制备了纳米TiO2光催化剂,研究了纳米TiO2的形态结构特征及其光催化性能,并探讨了甲醛溶液的初始pH值和初始浓度、TiO2用量、降解温度和时间对光催化降解反应的影响。结果表明,制备的锐钛矿TiO2产物平整而密实,它由八面体结构的TiO2纳米晶大面积自组装而成。在35℃降解温度下采用254nm紫外光源照射1h后,锐钛矿TiO2对甲醛的降解率达到51.10%,2h后达68.42%。     

掺Pb的TiO2纳米功能材料的制备及其光催化性能

采用溶胶－凝胶法制备了掺Pb的摩尔比分别为0.5%、1%、3%、5%、7%、10%的改性TiO2纳米粒子，并利用XRD和UV－VIS检测技术对所制得的样品进行了表征，考察了焙烧温度和掺Pb量对材料组成、结构和光学性质的影响；另外，以模拟太阳光下苯酚的光催化降解为模型反应，对Pb改性的TiO2纳米粒子的光催化活性进行了评价，考察了掺Pb量对材料催化性能的影响。结果表明，掺入适量的Pb后，TiO2纳米粒子的光催化活 性得到较大的提高，这可能是由于Pb进入TiO2晶格中生长成了新相PbxTi1-xO2，从而使材料的光响应范围向可见光区移动，提高了对可见光的利用率。本实验表明，掺Pb的摩尔比为3％的改性TiO2纳米粒子的光催化活性最高。     

铁掺杂TiO2粉末的制备及其光催化性能

用水热法制备了铁掺杂TiO_2粉末,以FT-IR、XRD和SEM对其表征,考察了铁掺杂TiO_2粉末对茜素红溶液的光催化性能。结果表明:1637 cm~(-1)和3420～3450 cm~(-1)处分别是吸附水中—OH弯曲振动和伸缩振动峰,说明试样中含有大量—OH,有好的光催化性能;产物为锐钛型TiO_2,在其三种晶型中光催化性能最好;产物为三维花状晶体,花状结构的直径2～3μm,由细小的纳米晶定向聚集而成。铁掺杂有助于提高TiO_2光催化性能,当掺铁量为5%(摩尔分数)时其光催化性能最好,与纯TiO_2相比茜素红的光催化降解效率提高了40. 2%。在最佳条件下:茜素红初始浓度1. 5 g/L、pH值为4、A-TiO_2的掺铁量5%(摩尔分数)和投入量0. 502 g/L、室温14℃、紫外光(λ=254 nm)照射45 min,茜素红降解率88. 07%。     

铁掺杂TiO_2纳米粉体的制备、表征及光催化性能研究

采用水热法制备了铁掺杂的TiO_2纳米粉体,通过X射线衍射(XRD)和傅立叶交换红外光谱(FT-IR)对样品进行表征。以甲基红模拟废水的降解率考察自制的铁掺杂TiO_2纳米粉体的光催化活性。XRD结果说明,产物为锐钛型TiO_2,在其三种晶型中光催化性能最好;FT-IR结果表明:所制的TiO_2结构中存在大量的—OH,预计它有较高的光催化活性;光催化性能实验结果显示:铁掺杂显著提高纳米TiO_2光催化活性,当Fe的掺杂量为摩尔分数1.4%时,其光催化活性最好,与纯TiO_2相比,光照2 h后甲基红的光催化降解率提高了33.66%;在最佳条件下(甲基红初始浓度为2 mg/L、p H值为6、掺Fe~(3+)量为摩尔分数1.4%、催化剂用量为0.8 g/L,可见光源为95 W白炽灯、光照为2 h),它对甲基红的降解率达到76.38%。     

TiO_2/ACF复合材料降解甲醛的实验研究

以具有很强吸附能力的活性炭纤维(ACF)为载体,将TiO2负载于ACF制成TiO2/ACF复合材料。实验研究TiO2/ACF材料表面甲醛的降解特性。结果表明,ACF表面TiO2的负载量影响甲醛的吸附及光催化降解效果,负载量增加,ACF对甲醛吸附量减小,甲醛的降解率呈先提高后减小趋势。甲醛初始浓度增加,甲醛的降解率减小;光强增加,甲醛的降解率增加;随着相对湿度的增加,甲醛的降解率先增加后减小,当相对湿度为43%时甲醛的降解率最大。     

Bi_2O_3/TiO_2纳米复合物的微波合成及光催化性质

以硝酸铋和硫酸钛为原料,通过直接投料微波辐射水解合成法制备了掺铋TiO2纳米复合物,并用XRD、TEM进行了表征。结果表明,直接投料摩尔比为1∶10掺铋TiO2纳米复合物,经500℃热处理后晶型为锐钛矿型,粒径为6～10nm。以催化降解甲基橙来考察其光催化活性,结果表明所制备的纳米复合物是一个好的催化剂。研究了Bi3+的掺杂量、热处理温度、催化剂用量对掺铋TiO2纳米复合物光催化性能的影响。当催化剂用量为1g/L时,2mg/L的甲基橙溶液在紫外光辐射30min后,降解率达到97%。该复合物对甲基橙溶液的光催化降解符合一级动力学方程。