离子掺杂和氢气氛处理对TiO2光催化性能的影响

研究了过渡金属离子、稀土金属离子或N、C阴离子对TiO2掺杂,以及在氢气氛条件下处理TiO2,使其具有可见光光催化活性.过渡金属离子掺杂,可在TiO2晶格中引入缺陷,促进电子-空穴的分离或复合;稀土金属掺杂有利于提高TiO2的光催化活性,光催化活性的增加可能是由于稀土金属掺杂,增加了TiO2对污染物的吸附、促进了TiO2红移到较高的波长,以及其表面电子迁移速率的增加阻止了电子-空穴复合;C、N阴离子掺杂或在氢气氛条件下对TiO2进行处理,可能会产生TiO2-xCx、TiO2-xNx、TiO2-x等半导体,晶体颜色由浅变深,促进对光吸收波长的红移,有利于可见光催化活性的提高.     

可见光响应介孔TiO2的掺杂改性的研究进展

介孔TiO2凭借其无毒、比表面积大、稳定性良好以及光催化活性较高等优点,被认为是一种极具发展前景的光催化剂.为提高其光催化效率,目前最重要的工作是使TiO2的响应波长由紫外光向可见光拓展.系统阐述了TiO2光催化和掺杂机理以及离子掺杂和上转换发光剂掺杂这两种行之有效的改性途径.并对今后介孔TiO2的研究方向提出了建议.     

离子掺杂和氢气氛处理对TiO2光催化性能的影响

研究了过渡金属离子、稀土金属离子或N、C阴离子对TiO2掺杂,以及在氢气氛条件下处理TiO2,使其具有可见光光催化活性．过渡金属离子掺杂,可在TiO2晶格中引入缺陷,促进电子一空穴的分离或复合;稀土金属掺杂有利于提高TiO2的光催化活性,光催化活性的增加可能是由于稀土金属掺杂,增加了TiO2对污染物的吸附、促进了TiO2红移到较高的波长,以及其表面电子迁移速率的增加阻止了电子一空穴复合;C、N阴离子掺杂或在氢气氛条件下对TiO2进行处理,可能会产生TiO2-xCx、TiO2-xNx、TiO2-x,等半导体,晶体颜色由浅变深,促进对光吸收波长的红移,有利于可见光催化活性的提高．     

Co掺杂锐钛矿型TiO2可见光催化特性机理研究

基于密度泛函理论的平面波超软赝势,利用第一性原理对锐钛矿型TiO2及Co掺杂体系进行了电子结构和光学特性的模拟计算.结果显示,掺Co:TiO2的带隙降至1.55eV,新杂质能级的出现增强了光催化活性,电子发生跃迁的光波极限波长为800.5nm,相对介电函数虚部整体向低能方向移动,光吸收波长阈值为452.9nm.由此可见,Co掺杂锐钛矿TiO2后,确实改善了其光催化活性,并使受激波长范围由紫外红移至可见光区.     

Fe3+掺杂TiO2纳米薄膜及其光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂纳米TiO2薄膜,研究了不同Fe3+掺杂浓度的TiO2薄膜材料的光学性能、晶体结构和光催化性及三者之间的关系,并对相关机理进行了探讨.研究表明:铁掺杂量的不同使TiO2材料的光学性能、晶胞参数及光催化性等发生变化,其中以Fe3+掺杂0.3%～0.4%(摩尔分数)时具有最好的光催化性能,此时纳米TiO2薄膜具有锐钛矿结构,可见光透过率大于70%,紫外吸收限为366 nm,比未掺杂的红移了6 nm.     

稀土离子掺杂纳米TiO2的谱学特性研究

采用sol-gel法制备不同稀土元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm)掺杂TiO2纳米粒子,采用荧光光谱和紫外-可见漫反射光谱对样品的谱学特性进行对比研究。结果表明,Sm掺杂引起新的发光现象,荧光谱中两个发射峰的强度随Sm掺杂浓度的改变而改变,而其余稀土元素掺杂只影响纯TiO2发射峰的位置和强度;Ce掺杂造成漫反射光谱的吸收边发生红移,且红移幅度随Ce掺杂浓度的改变而改变,其余稀土元素掺杂则造成吸收边蓝移。     

La3+-Fe3+共掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了La3 -Fe3 共掺杂的TiO2纳米粉体,并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能.通过XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征.结果表明,La3 -Fe3 共掺杂制备的TiO2粉体最佳热处理温度为550 ℃,结晶完整、主晶相为锐钛矿型,平均粒径约为20 nm;掺杂使TiO2吸收带发生红移,光催化性能增强;共掺杂体系的最佳量为n(La3 ):n(TiO2)=0.05%,n(Fe3 ):n(TiO2)=0.5%.共掺杂的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果,反应2 h降解率达到98.72%,优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体.复合掺杂光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程.     

TiO_2-石墨烯电极光电催化处理罗丹明B的研究

通过溶胶凝胶法制备介孔TiO_2-石墨烯复合薄膜,对该薄膜做扫描电镜,紫外-可见漫发射透射光谱,X-射线光谱等表征.结果表明:制备的介孔TiO_2-石墨烯复合薄膜中TiO_2以锐钛矿晶型存在,石墨烯的掺杂使其对光的吸收增强.对该薄膜的光电流密度测试结果表明石墨烯掺杂后光电流密度显著提高.在光电催化降解罗丹明B的实验中,由于掺杂其中的石墨烯起到了分离光生电子和空穴的作用,与单纯的介孔TiO_2薄膜相比,反应动力学常数提高了1. 6倍.     

中空TiO2微球的制备与表征

以葡萄糖、TBOT以及HCl为原料,通过C微球模板法在溶剂热处理条件下成功制备出了粒径可控的中空TiO2微球,并对产物进行了表征和性能研究.XRD结果表明产物为锐钛矿结构;SEM结果显示产物为规整球形形貌,粒径分布均匀;TEM结果显示产物具有典型的中空结构,中空壳层由大量纳米晶组成.UV-vis研究结果表明,中空TiO2微球的光吸收波段发生红移,吸收边红移至750nm左右处;BET研究结果表明,中空TiO2微球具有介孔结构,比表面积约为99.8m2·g-1,孔容约为0.62cm3·g-1,平均孔径约为5.3nm.     

Fe^3＋掺杂TiO2纳米薄膜及其光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了Fe^3＋掺杂纳米TiO2薄膜，研究了不同Fe^3＋掺杂浓度的TiO2薄膜材料的光学性能、晶体结构和光催化性及三者之间的关系，并对相关机理进行了探讨．研究表明：铁掺杂量的不同使TiO2材料的光学性能、晶胞参数及光催化性等发生变化，其中以Fe^3＋掺杂0．3％～0．4％（摩尔分数）时具有最好的光催化性能，此时纳米TiO2薄膜具有锐钛矿结构，可见光透过率大于70％，紫外吸收限为366nm，比未掺杂的红移了6nm．     

Fe3+/TiO2纳米薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶凝胶法制备含铁二氧化钛复合纳米薄膜．实验表明，铁离子可以形成电荷陷阱，促进空穴的界面传递反应，含铁二氧化钛复合纳米薄膜的光催化活性明显提高。     

稀土修饰TiO2光催化降解甲基橙反应机理

采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂不同量Ce的TiO2纳米粒子,利用UV-Vis漫反射光谱及XRD等对所制备样品进行表征,以紫外灯为光源,甲基橙水溶液的脱色为模型反应,研究了CeO2/TiO2的光催化降解反应活性.实验发现:掺杂Ce的TiO2纳米粒子反射光谱特性向可见光方向红移到了500nm;掺杂Ce的TiO2纳米粒子比纯的TiO2纳米粒子对光的吸收率高、吸收能力强;掺杂的Ce4+仅有少量进入TiO2晶格中,而大部分的Ce4+没有进入TiO2晶格中,而是以小团簇的CeO2形态均匀地分散在TiO2纳米粒子中或者是覆盖在其表面上,说明了掺杂Ce能提高TiO2光催化反应活性,且掺杂Ce最佳浓度是2.0mol%.光催化降解反应机理可能有两种途径,一种途径是掺杂离子协同光催化降解甲基橙反应机理,另一种途径是光敏剂与掺杂离子协同光催化降解甲基橙反应机理.     

过渡金属离子掺杂纳米TiO2的机理和光吸收特性

综述了过渡金属离子掺杂改性TiO2的光催化性能及掺杂离子的原子摩尔分数、半径、化合价等因素对TiO2光催化性能的影响。同时结合具体实验结果，分析了掺Fe^3 TiO2的光吸收特性。结果表明，TiO2的吸收阀值随掺Fe^3 量的增加而增大，拓宽了光响应范围，提高了光子的利用率。     

稀土离子(Sm~(3+),La~(3+))掺杂纳米TiO_2光催化性能研究

以钛酸四丁酯和稀土氧化物Sm2O3、La2O3为原料,分别制备了掺杂稀土离子Sm3+和La3+的纳米TiO2光催化剂,分别进行了两种离子掺杂纳米材料在甲基橙溶液中的光催化降解实验。通过对制备条件优化,研究了光降解条件对降解效果的影响。结果表明:La3+掺杂纳米TiO2材料的光催化活性要优于Sm3+掺杂纳米TiO2材料.     

掺杂Pb^2＋的纳米二氧化钛对胭脂红的光催化降解性能

用共沉淀法制备了掺杂铅离子的纳米二氧化钛光催化剂,并用TEM、XRD、DTA、IR等方法对其结构进行了表征,发现掺杂Pb2+的TiO2更易于在较低温度下转化为锐钛矿型的晶体结构,且晶型完整,晶粒分布均匀.研究了掺杂铅离子的二氧化钛光催化剂对胭脂红水溶液的光催化降解性能.结果表明在200mL质量浓度为6mg/L的胭脂红溶液中加入10 mg催化剂时,140 min内胭脂红的降解率可达85%以上.     

多元掺杂负载型TiO_2光催化剂的制备与性能

为了提高TiO2光催化剂日光催化性能及解决催化剂回收问题,采用微乳液法制备了La3＋、Fe3＋、Co2＋、Ce4＋共掺杂TiO2/粉煤灰微珠光催化剂,用紫外-可见分光光度计测定了光催化剂的可见光吸收性能,用能谱仪（EDS）分析了催化剂的元素含量,以甲基橙为模型污染物考察了催化剂的光催化性能。实验结果表明：掺杂复合粒子在可见光区吸光性能均高于TiO2/漂珠;且多元素掺杂有协同作用,催化剂的吸收边带红移更多,对可见光的吸收也更强。日光照射下（Co2＋,Fe3＋,Ce4＋）三元共掺杂催化剂的活性≈（La3＋,Ce4＋）二元共掺杂催化剂的活性〉Fe3＋、La3＋单掺杂催化剂的活性。     

工业钛液制备介孔TiO2及其催化性能研究

以工业钛液为钛源,通过CTAB/P123复合模板剂形成的超分子自组装结构诱导钛的水解、缩聚得介孔TiO2前驱体,经臭氧氧化、多次萃取、分步焙烧脱模后得介孔TiO2。采用XRD、粒度分布、等温N2吸附及FT-IR等对样品进行表征。前驱体、脱模中间物及产物均为比表面积大、六方排列的锐钛型介孔结构。随着模板剂的脱除,样品的总钛含量增大,结晶度提高,产物介孔TiO2的孔径分布窄,平均孔径为3.23nm,SBET为281.5m2/g。比表面积的提高,锐钛晶型的改善及表面吸附键合的少量硫酸根等强化了介孔TiO2的催化性能,其对亚甲基蓝光催化氧化降解及乙酸乙酯酯化反应均表现出高的活性。     

铜掺杂TiO2的制备、表征及光催化产氢性能

研究制备了高活性的铜掺杂二氧化钛光催化剂,并采用X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对其进行了表征。以葡萄糖为电子供体,系统地研究了铜掺杂量、煅烧温度、葡萄糖初始浓度对二氧化钛光催化产氢性能的影响。结果表明：少量铜离子掺杂对二氧化钛的晶相无影响,但能显著地改善其光吸收性能。最佳的铜掺杂量为3%,该催化剂4 h的产氢量达25 mL,是纯二氧化钛产氢量的近2倍。     

Bactericidal and Photocatalytie Activity of Fe^3＋-TiO2 Thin Films Prepared by the Sol-gel Method

Pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films on glass substrate were prepared by sol-gel method, and characterized by X-ray diffractometer （XRD）, thermo-gravimetric analysis （TG-DSC）, high resolution transmission electron microscope （HRTEM）, scanning electron microscope （SEM） and UV-Vis spectroscopy, respectively. The experimental results show that the pure TiO2 thin films and iron doped TiO2 thin films can destroy most of the escherichia coli and bacillus subtillis under the irradiation of 365 nm UV-light. However, the iron doped TiO2 thin film is a better photocatalyst than pure TiO2 thin film. The ultrastructural studies provide direct evidences for understanding the bactericidal mechanism of the TiO2 photocatalyst.     

La~（3＋）/Ce~（4＋）掺杂对TiO_2光催化活性的影响

以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂稀土的TiO2,重点考察了退火温度对纳米颗粒晶相转变的影响。通过光催化降解实验,探讨了退火温度、退火时间、稀土离子掺杂浓度等因素对TiO2光催化活性的影响。结果表明,TiO2粉末在400℃下为锐钛矿型,具有很高的光催化活性;掺杂的TiO2纳米样品在短时间内降解均较未掺杂TiO2纳米样品的催化活性高;掺La3＋最佳摩尔分数为0.05,掺Ce4＋最佳摩尔分数为0.20,最佳退火温度为400℃,退火时间为9 h。掺La3＋量相对较少时催化活性高,而掺Ce4＋的纳米粉体在相对较高的浓度下可达到完全降解。