非金属掺杂改性纳米TiO_2光催化性能研究进展

详细综述了近年来非金属掺杂TiO_2光催化的最新进展,总结梳理了N、C、P、S、B、F、Cl、Br、I及非金属共掺杂元素对TiO_2光催化降解有机污染物的影响,同时对不同掺杂纳米TiO_2晶体结构及光谱响应机制进行了比较和探讨。不同类型非金属元素的原子半径、晶体结构、掺入量都会对改性TiO_2的能级结构和带隙宽度产生差异,进而其对不同有毒有害污染物的光催化性能产生不同影响,需要综合考虑。通过非金属掺杂改变纳米TiO_2的能级结构,增大TiO_2表面的活性点位,提高其光催化性能,实现有毒有害污染物的彻底降解,从而达到净化环境的目的。     

过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能研究进展

随着环境污染的日益加剧,光催化技术可利用自然光降解大气或水体中的污染物,是解决环境污染问题最有效的手段之一。二氧化钛(TiO_2)因具有光催化活性高、稳定性好及无毒等优点,应用前景较好;但TiO_2的带隙过宽且光生电子与空穴易复合,在光催化领域的应用受到限制。对TiO_2进行掺杂改性并开发具有特殊结构的材料是目前光催化研究的热点。综述了近年来国内外在过渡族金属离子掺杂改性纳米二氧化钛光催化性能方面的研究进展,分析和比较了不同类型过渡族金属离子掺杂对TiO_2晶体结构及光催化性能的影响,并对其作用机理进行了讨论,评价了影响掺杂纳米TiO_2光催化性能的关键因素,同时针对过渡族金属离子掺杂改性存在的问题提出了建议,为纳米TiO_2光催化技术的发展提供参考。     

掺杂型TiO_2的研究进展

TiO_2由于良好的光催化性能,化学性质稳定,对环境友好而受到广泛关注。但TiO_2对可见光利用率低,禁带宽度大限制了TiO_2的应用,而元素掺杂能改善TiO_2的光催化性能。综述了金属、非金属元素以及共掺杂对TiO_2光催化性能的影响及机理研究,为TiO_2的实际应用提供理论支持。     

Mg~(2+)掺杂TiO_2空盒子的制备及其光催化性能

为了解决纳米TiO_2带隙宽、电子-空穴对容易复合等问题,掺杂Mg~(2+)对TiO_2进行研究。以Ti(OC_4H_9)_4作为钛源,通过水热法制备Mg~(2+)掺杂TiO_2空盒子(Mg~(2+)@TiO_2)。采用透射电镜、X射线衍射及紫外漫反射对样品进行表征,探讨Mg~(2+)掺杂前后对其结构、性能等方面的影响。通过可见光催化降解有机污染物罗丹明B实验,证明了Mg~(2+)掺杂后的TiO_2纳米材料能够有效降解有机污染物罗丹明B,具有较高的光催化性能。     

TiO_2对有机染料的光催化降解研究进展

本文叙述了TiO_2在光催化降解有机染料方面的进展,归纳整理了金属掺杂、稀土金属掺杂、非金属掺杂、半导体复合等改性方法在改善TiO_2光催化降解有机染料性能上的应用,未来可以考虑金属、非金属共同掺杂在改性方面的研究。     

金属改性的TiO2纳米管对光催化性能的影响

对TiO_2纳米管进行改性可进一步提高光催化性能,TiO_2纳米管的改性方式主要有三种:非金属离子掺杂、金属改性和半导体复合。本文主要介绍金属改性TiO_2纳米管的制备方法和光催化性能,金属改性分为金属离子掺杂和贵金属负载,金属离子掺杂主要介绍Fe和Zr,贵金属负载介绍Ag、Au、Pt。改性后的TiO_2纳米管有效地抑制了光生载流子的复合,因此具有比纯TiO_2纳米管更好光催化性能,降解有机污染物的效率更高。     

稀土掺杂纳米二氧化钛光催化剂的研究进展

纳米二氧化钛(TiO_2)催化剂由于其高效、价廉、无毒、稳定等优点,被认为是一种极具应用前景的环境友好型光催化材料,它在空气净化、环境治理、光解水制氢、废水处理等环保领域得到了广泛的研究和应用。在对TiO_2改性研究中发现,稀土金属掺杂是较为有效和经济的手段,稀土离子的掺入不仅可以提高对有机污染物吸附量,还可以延迟锐钛矿相向金红石相的转变,增强TiO_2的光催化性能。目前,有关稀土掺杂TiO_2的综合性报道较少。本文简单介绍了稀土掺杂纳米TiO_2提高其光催化性能的机理,从单一稀土元素掺杂、稀土元素与其他元素共掺杂、稀土元素与稀土元素共掺杂纳米TiO_2光催化剂3个方面阐述了稀土掺杂纳米TiO_2光催化剂的研究进展,并在最后指出了稀土掺杂纳米TiO_2中存在的问题和未来的研究方向。     

改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜的制备及性能研究

向纤维素氨基甲酸酯溶液中掺杂不同含量的改性纳米TiO_2,采用流延法制得具有光催化功能的改性纳米TiO_2/纤维素氨基甲酸酯复合薄膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、透光性能测试、热分析仪(TG)、拉伸性能测试及光催化降解性能测试等方法对复合薄膜的结构及性能进行表征。结果表明,改性纳米TiO_2成功负载到复合薄膜上,并且对复合薄膜的结构有一定的影响;随着TiO_2含量的增加,复合薄膜透光性变差,抗紫外光能力明显增强,热稳定性能降低,拉伸强度减小;当改性纳米TiO_2含量为2%时,复合薄膜对甲基橙溶液的光降解率最高,达到100%,薄膜光催化降解性能最好。     

二氧化钛纳米结构形貌可控合成及光催化性能

以不同方法制备棒状、球状和花状3种形貌的TiO_2纳米粒子,采用X粉末衍射、扫描电子显微镜、荧光光谱和紫外-可见漫反射等对TiO_2纳米粒子进行结构及形貌分析。以亚甲基蓝为降解模型,分别在紫外光与可见光条件下对TiO_2纳米粒子进行光催化性能研究,分析TiO_2的形貌结构影响光催化性能的机理。结果表明,花状TiO_2纳米粒子光催化性能最好,其中高能晶面与微观形貌尺寸对TiO_2光催化性能具有重要影响。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。