纳米TiO_2的制备及其光催化降解甲基橙

以TiCl_4、氨水及双氧水为主要原料,通过水解法制备出纳米TiO_2光催化剂。采用SEM分析手段对制备的TiO_2颗粒进行了表征。以甲基橙溶液模拟染料废水,TiO_2为催化剂,在紫外光照条件下考察了TiO_2投加量、甲基橙初始浓度、光照时间、溶液pH值及重复利用次数对甲基橙光催化降解效率的影响。实验结果表明:TiO_2最佳的投加质量浓度为0.20 g/L;光催化反应4 h后,甲基橙的降解率可达95.67%;酸性条件有助于甲基橙的去除;TiO_2光催化剂在重复使用5次之后仍能保持较高的催化活性,甲基橙的降解率为90.35%。     

沸石负载TiO_2光催化降解性能研究

以钛酸正四丁酯为原料、无水乙醇为溶剂、40~60目人造沸石为载体,采用溶胶-凝胶法制备负载型TiO2光催化剂.利用40 W(λ=253.7 nm)紫外线杀菌灯为光源的自制反应器进行光催化氧化实验.结果表明,当亚甲基蓝染料的初始浓度为15 mg/L,样品的煅烧温度为400℃,pH=2,催化剂的投加量为2.5 g/L,反应时间2.5 h,脱色率达80%以上.     

改性石墨相氮化碳光催化降解有机污染物

光催化技术可在温和的反应条件下将太阳能转化成化学能,促进有机污染物的降解。石墨相氮化碳作为一种新型非金属半导体聚合物,具有独特的电子结构和良好的化学稳定性,近些年在光催化领域受到广泛关注,但石墨相氮化碳自身也存在一些不足,如禁带宽度为2.7 eV、仅可以吸收太阳光中小于475 nm的蓝紫光、光生载流子易复合、量子效率低、比表面积小等,需要对其进行改性来提高光催化性能。主要评述了石墨相氮化碳在结构优化、贵金属沉积、半导体复合、元素掺杂、染料敏化、碳材料复合等方面的改性研究进展及其在环境污染净化领域的应用前景。     

TiO_2光催化降解甲基橙性能的研究

用工业级TiO2(110℃干燥的产品)经焙烧后得到晶粒尺寸为15-30 nm(锐钛矿为主)的二氧化钛纳米光催化剂。用甲基橙降解脱色为模型反应,结合XRD、BET、UV-Vis等表征手段,考察了TiO2焙烧条件与晶粒尺寸和相结构的关系及相应的光催化活性。实验结果表明,锐钛矿的含量为96.7%,晶粒尺寸为24.4 nm时,TiO2光催化降解甲基橙的活性最好。当催化剂用量为0.6 g.L-1,甲基橙溶液质量浓度为20 mg.L-1,pH为3时;光催化反应20 min后,甲基橙的脱色率达到95.60%,CODMn的降解率为72.33%。     

TiO2光催化降解含氯有机废气实验研究

利用TiO2作为光催化剂,采用功率15 W,波长253.7 nm的医用紫外荧光灯作为光源,在圆筒型光催化反应器中,对模拟二氯甲烷和三氯乙烯废气的去除效果进行了实验研究.实验考察了有机物浓度和气体停留时间等操作条件对去除率的影响.研究结果表明,对于三种不同温度(250℃,400℃和550℃)下焙烧的TiO2光催化剂,在550℃灼烧3 h的催化剂(锐钛矿型和金红石型混合物)的降解效果最佳.对于流量为160 mL/min,初始浓度为1.23×10-5mol/L的二氯甲烷和三氯乙烯的去除率都达到70%以上.     

光催化氧化降解非偶氮染料

利用半导体光催化氧化法,对影响活性艳蓝K－3R和活性翠蓝K－GR两种非偶氮染料的光降解率的因素－－催化剂TiO2用量、染料初始浓度、H2O2用量、溶液初始pH值以及光照时间进行了研究,找出了最佳反应条件。在最佳反应条件下,降解该2种染料废水,其出水色度均低于50,能够达到国家排放标准。     

焦化废水中难降解有机毒物光催化氧化机理的探讨

焦化废水中的多环芳烃(PAH)等有机毒物经多相光催化氧化,彻底分解成CO_2。反应发生在催化剂的表面,主要是自由基型反应,O_2变成激发单线态O_2~后参与反应。反应受温度的影响非常敏感,反应的有效光源为低压汞灯,光和热之间存在协同效应。反应条件下,苯并[a]蒽(BaA)分解的速率常数为3.477mg/L。反应过程概括为:反应分子在催化剂表面上的吸附,氧化性自由基和O_2~的形成,有机物的氧化,和氧化产物的脱附与扩散。     

活性炭负载TiO2光催化降解甲醛

研究了活性炭负载TiO2所制得的光催化剂(TiO2/AC)对空气中甲醛光催化降解效果,考察了光照时间、TiO2负载量、空气流量对甲醛光催化降解效率的影响,讨论了TiO2/AC对甲醛的吸附性能以及吸附一定量甲醛后对其光催化效果的影响.结果表明:在活性炭表面负载TiO2后,对甲醛仍具有很强的吸附能力;光催化剂在空气中对甲醛的光催化降解效率可达94.06%;吸附甲醛后,稳定状态下甲醛光催化降解效率和新制备催化剂基本相同;在保证每次镀膜(TiO2)厚度达到300 nm的条件下,一次镀膜光催化效率高于多次镀膜;随着空气流量的增加,甲醛光催化降解效率有所提高.     

TiO2光催化降解有机物的动力学研究

对影响锐钛矿型ＴｉＯ２光催化降解有机化合物的以应的因素进行了分析，提出了在ＴｉＯ２光催化过程中当外界条件确定后，有机分子在催化剂表面的吸附是整个降解过程控制步骤，根据这一结论导出春分解过程的动力学方程ｒ＝ｋＫＡＣＡ／（１＋ＫＡＣＡ），该方程和实验情况相符。     

光催化氧化去除水中新型有机污染物研究进展

光催化氧化可高效去除水中痕量的难降解有机物,无二次污染,在水污染治理方面应用前景广阔.介绍了水中新型有机污染物的种类和特点;分析了光催化氧化的反应机理;详细论述了光催化氧化去除各种EDCs和PPCPs的处理效果与研究进展,讨论了光催化氧化技术存在的问题,并提出了在催化剂、光能利用率以及光反应器等方面的改进措施.     

二氧化钛光催化剂掺杂改性的研究进展

半导体材料TiO2作为光催化剂得到了广泛的研究和应用.介绍了TiO2光催化反应机理以及光催化剂掺杂改性的研究进展,包括金属离子、非金属以及金属/非金属共掺杂,并且指出了TiO2光催化剂改性的研究热点和研究方向.     

气溶胶法制备纳米黑色TiO2颗粒及其光催化降解四环素的研究

为提高TiO₂材料光催化性能,采用气溶胶法一步制备纳米黑色TiO₂,以无水乙醇氛围代替氢化还原氛围,整体工艺简单安全。运用X射线衍射、紫外可见分光光度计、透射电镜等基础表征手段对材料进行表征测试,所制备的纳米黑色TiO₂粒径为100~200 nm,比表面积约50 m²/g,光吸收范围由紫外区域扩展至可见光区域,呈现出较好的理化性质。对900 ℃管式炉反应温度下所得的黑色TiO₂进行光催化降解四环素的研究,探讨不同制备温度、不同溶液浓度对降解率的具体影响,发现光降解5 h达到平衡,对于20 mg/L以下的低浓度四环素溶液的降解率可达到98%以上。     

TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及光催化性能研究

以钛酸异丙酯为前驱体,采用水热合成法制备了TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品进行了详细的表征,并以罗丹明B作为模型污染物,研究了TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料作为光催化剂在紫外光照射下的光催化能力,结果表明TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料对环境污染物具有良好的降解能力。     

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.     

氧空穴对二氧化钛/磷酸银光催化活性的影响机制

采用磷酸银与具有可见光吸收能力的TiO_2基光催化剂相复合的方法,对带有氧空穴的二氧化钛(TiO_2-OV)的复合磷酸银光催化材料的性能进行了研究.采用光处理法成功制备出了具有可见光吸收能力的氧空穴二氧化钛材料,利用化学吸附法成功制备出了磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂.透射电镜结果显示,磷酸银纳米颗粒均匀分散于氧空穴二氧化钛表面,形成结构完美的复合光催化剂;光催化降解罗丹明B实验结果表明,所制备的磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂的光催化活性明显优于磷酸银光催化材料.     

Preparation of TiO2 photocatalyst loaded with V2O5 for O2 evolution

TiO₂ photocatalysts loaded with V₂O₅ were prepared via a modified hydrolysis process, and characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Raman spectra and diffuse reflectance UV-Vis spectra measurements. The photocatalytic activity of V₂O₅/TiO₂ was investigated by employing splitting of water for O₂ evolution. The results indicate that V₂O₅ loading can pronouncedly improve the photocatalytic activity of TiO₂ with Fe³⁺ as an electron acceptor under UV or visible light irradiation. The optimum mass fraction of the loaded V₂O₅ is 8%, and the largest speed of O₂ evolution for 8%V₂O₅ (mass fraction) loaded TiO₂ catalyst is 118.2 μmol/(L·h) under UV irradiation, and 83.7 μmol/(L·h) under visible light irradiation.     

Photocatalytic activity of bauxite-tailings supported nano-TiO2

TiO₂/bauxite-tailings (TiO₂/BTs) composites were prepared via a chemical liquid deposition method and characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) and N₂ adsorption analysis. The photocatalytic performance of TiO₂/BTs composites was evaluated with UV-Vis spectrophotometer following the changes of phenol concentration under different illumination time. Effects of the calcination temperature, the pH and the cycles on the photocatalytic activity of TiO₂/BTs composites were investigated. The composites calcined at 500 and 600 °C exhibit the best photocatalytic performance, and the phenol degradation ratios reacting for 40 and 160 min reach 35% and 78% respectively under the same conditions, higher than those of 29% and 76% of the Degussa P25(TiO₂). The ability of TiO₂/BTs₅₀₀ (BTs₅₀₀ represents bauxite-tailings calcined at 500 °C) composites to degrade phenol increases with decreasing pH.     

Review:Nanostructured TiO2 for Enhanced Photocatalytic Property by Glancing Angle Deposition Method

物理气相沉积GLAD法在二氧化钛光催化剂的应用

双爽¹,谢拯^1,2,张政军³

（1.清华大学 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室（材料科学与工程学院）,北京 100084;2. 西安高新技术研究所, 西安 710025;3. 清华大学 先进材料教育部重点实验室（材料科学与工程学院）,北京 100084）

创新点说明：

1）通过气相沉积的物理方法,制备垂直或倾斜生长的纳米阵列作为光催化剂,提高催化剂回收效率,减少二次污染;

2）运用掺杂、修饰以及复合其他材料的方法,拓展二氧化钛在可见光范围的利用;

3）通过表征手段分析,分析内在光催化效率提高机理。

研究目的：

通过多种方法,提高气相沉积GLAD法制备的二氧化钛在可见光范围的利用率,分析催化反应提高机理。

研究方法：

磁控溅射、电子束蒸镀、原子层沉积

结果：

1）通过气相物理沉积GLAD方法,制备了垂直或倾斜生长的纳米阵列作为光催化剂,提高回收效率,减少二次污染;

2）利用掺杂、修饰以及复合其他材料的方法,提高二氧化钛在可见光范围的利用率;

3）通过表征手段分析,分析内在光催化效率提高机理。

结论：

1）实现了在特定基底生长纳米阵列光催化剂的制备,提高回收效率减少二次污染;

2）使用化学方法复合窄带隙硫氧化物、贵金属及石墨烯提高催化剂在可见光范围的利用率,并分析其内在增强机理。

关键词：二氧化钛纳米阵列,倾斜生长阴影效应,带隙匹配

     

Simulated Sunlight Irradiation Based Photocatalytic Degradation of Acrylonitrile by Sn-F Co-doped TiO2/SiO2 Nano Powder Catalyst

模拟阳光照射下Sn-F共掺杂TiO2/SiO2纳米粉体催化剂对丙烯腈的光催化降解

李翰良¹,苗诗雨²,邱露¹,Bandna Bharti¹,欧阳峰¹

（1．哈尔滨工业大学（深圳） 土木与环境工程学院, 深圳 518055;

2． 大连理工大学（盘锦） 生命科学与医学学院,辽宁 盘锦 124000）

创新点说明：

光催化降解污染物是一种绿色环保技术,其中F-TiO2/SiO2是本课题组研究比较成熟的技术,现通过进一步Sn-F共掺杂方式使得催化剂活性进一步提升,对光的吸收能力更强。

研究目的：

本研究致力于解决丙烯腈生产废水的光催化降解问题,由于丙烯腈存在碳氮三键,很难被生物降解,且丙烯腈生物毒性很强,常规方法很难达到彻底降解的目的。故本研究通过光催化技术产生强氧化能力的空穴将其氧化。

研究方法：

通过Sn-F共掺杂方式改性F-TiO2/SiO2催化剂,研究不同煅烧温度对其表面特性的影响,并进行XRD,SEM,EDS,XPS,BET,UV-Vis,PL等表征手段研究。

研究结果：

实验结果表明：通过Sn-F共掺杂,提升了光的吸收能力,增大了催化剂的比表面积,不同温度下煅烧均为锐钛矿相,且催化剂的分散性良好,电子-空穴对的分离得到改善,降解丙烯腈的能力比未掺杂前有很大的提高。

结论：

采用溶胶-凝胶法制备了Sn-F-TiO2/SiO2催化剂。在模拟光照条件下降解丙烯腈,评价其光催化活性。系统研究了Sn-F-TiO2/SiO2催化剂对丙烯腈降解的催化活性。Sn-F-TiO2 /SiO2催化剂对丙烯腈的降解率为67.7%。表征结果表明,Sn-F-TiO2/SiO2催化剂晶体尺寸小,颗粒表面小,颗粒疏松,有利于催化剂粉末在反应体系中均匀分散。PL也略有减弱,这意味着光生电子和空穴的复合受到抑制。吸收边发生红移,提高了光的利用率,并提高了光催化活性。XPS结果表明,催化剂晶格中成功掺杂了锡。在反应体系中加入牺牲剂表明,空穴是光催化活性中最重要的活性组分。

关键词：光催化,丙烯腈降解,Sn掺杂,F-TiO2/SiO2