钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。     

氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理

用氧化石墨烯(GO)和TiO_2水凝胶制备一系列GO/TiO_2复合光催化剂。通过SEM,XRD和Raman光谱等对复合光催化剂进行表征,研究不同实验条件下纯TiO_2和复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)染料废水的脱色效果。结果表明:复合光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿相,其光催化活性优于纯TiO_2。当GO的复合量达到15%(质量分数)时,光催化活性最高。在浓度为10mg/L、初始pH值约为8的30mL合成废水中加入250mg复合光催化剂,2.5h后脱色率可达93.1%。通过复合氧化石墨烯,以TiO_2为主要成分的复合光催化剂具有一定的可见光光催化活性。根据处理前后模拟废水的紫外-可见光光谱全波扫描结果推测,GO/TiO_2复合光催化剂的光生电荷会直接破坏MB分子中的发光基团,在处理过程中没有新的发光基团产生。     

陶瓷负载TiO2复合材料的制备及光催化降解废水中苯酚的研究

以钛酸丁酯为原料,制备出TiO_2光催化材料。以苯酚废水为模拟目标降解物,考察了苯酚初始质量浓度、初始pH和不同光照强度等因素对废水中苯酚降解率的影响。结果表明:陶瓷负载TiO_2制得的光催化剂在300W汞灯照射下,当苯酚初始质量浓度为50mg/L,初始pH=7,光照距离为11cm时,对苯酚的降解率较高,pH=7时有利于反应的进行,处理效果较好。反应机理为TiO_2受光照射后,产生光生电子-空穴对,使苯酚得到还原。     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

模拟太阳光下氮掺杂纳米TiO_2对甲基橙的降解性能

采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂的纳米二氧化钛(TiO_2)光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,用氙灯模拟太阳光,评价了其光催化活性,运用XRD、UV-Vis DRS和XPS等技术对制备的TiO_2进行表征,结果表明,氙灯下,500℃焙烧所制备的N掺杂TiO_2(N500)具有最佳的光催化活性,该催化剂为纯锐钛矿型,氮的质量掺杂量为0.7%,对波长400~550nm的可见光有较强的吸收。     

Sm-TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土钐掺杂的纳米TiO_2光催化剂(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Sm-TiO_2样品进行表征和分析,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm的替代掺杂引起的晶格畸变促进了金红石相的形成,但晶界及表面的Sm物种抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,细化了晶粒。适量的Sm掺杂使TiO_2的吸收光谱阈值红移,有效降低了光生电子-空穴对复合率,提高了TiO_2光催化活性。当pH值=2、掺杂量n(Sm)∶n(Ti)=0.006、热处理温度为500℃时,Sm-TiO_2样品在普通日光灯下光催化降解MB的活性最高,其一级表观速率常数较相同条件下纯TiO_2提高了约4倍。     

铜掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化亚甲基蓝研究

利用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、硝酸铜为原料制备了不同质量分数铜掺杂的TiO_2光催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径测定仪(BET)、热失重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对其进行了表征。结果表明,铜掺杂进入TiO_2晶格,掺杂后TiO_2在400~600℃之间为锐钛矿型结构,700℃时为金红石型结构,掺杂后比表面积降低。以制备的铜掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝进行光催化降解实验,结果表明,亚甲基蓝的降解率显著提高,当铜掺杂质量分数为0.3%时,TiO_2光催化剂4h可降解亚甲基蓝90%左右。     

氮掺杂改性TiO_2多孔薄膜光催化降解4-硝基苯酚

本文采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO_2光催化剂,并对N掺杂TiO_2进行了改性,分别以P25、N掺杂TiO_2、改性的N掺杂TiO_2为原料,通过逐步研磨、旋转涂膜以及高温煅烧制得三种多孔薄膜,并对其进行了表征。场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察结果显示,煅烧后薄膜呈现显著的多孔结构。以4-硝基苯酚(4-NP)溶液为目标污染物,研究紫外光下TiO_2多孔薄膜的光催化性能,确定最佳降解条件,并研究了薄膜耐用性以及三种薄膜对4-NP的光催化性能的比较。结果表明,三种多孔薄膜中,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜光催化性能最佳,10mg/L的4-NP溶液吸附30min,在pH=2条件下180min,降解率达到了90%以上,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜单次降解180min,循环使用4次的降解率仍接近80%,显示了薄膜具有较好的可耐用性。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

分子印迹型纳米TiO_2材料的制备及其光催化选择性能的研究

以中性红(NR)为模板分子,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,TiO2为载体,采用表面聚合的方法制备了分子印迹型TiO2光催化剂(MIP-TiO2)。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和热重等对MIP-TiO2的结构与性能进行了表征,并考察其对NR等底物的光催化选择性能。结果表明:与非印迹型光催化剂(NIP-TiO2)相比,当降解含有NR的底物时,MIP-TiO2具有明显的选择催化效应,其对NR的降解率为NIP-TiO2的2.8倍;而在降解其他底物时,2者的光催化活性相似。且MIP-TiO2具有较好的稳定性,重复使用5次后,其对NR的降解率变化不大,变化幅度在7.4%以内。     

叶绿素分子印迹二氧化钛的制备及降解效率研究

针对目前光催化降解蓝藻效率较低、环境制约因素较多的现状,本研究采用表面分子印迹技术,通过液相沉积法制备了分子印迹型TiO₂光催化剂(MIP-TiO₂)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等对制备的样品及其光催化降解效率进行了表征。研究结果表明:与非印迹型TiO₂光催化剂(NIP-TiO₂)相比,MIP-TiO₂具有更高的叶绿素吸附能力,因此能够快速提高蓝藻溶液的透光性,增强光催化剂降解蓝藻的效率。     

镧掺杂TiO2/膨润土复合光催化材料的制备及性能

以钠基膨润土为载体,钛酸丁酯和硝酸镧为原料,采用溶胶-凝胶法制备镧掺杂TiO2/膨润土复合光催化剂,采用X射线衍射(XRD)和红外光谱(IR)对复合催化剂进行了表征,在紫外光照射下,通过对TNT废水的光催化降解,考察其光催化活性。实验结果表明,掺杂镧与未掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂中TiO2主要以锐钛矿型存在;掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂的光催化性能明显优于未掺杂镧的TiO2/膨润土复合光催化剂,当镧的掺杂量为1%(原子分数),焙烧温度为500℃时,其光催化活性达到最佳效果。     

罗丹明B表面分子印迹N-TiO_2的制备及其在可见光下的选择性光催化研究

以溶胶-凝胶法制备的氮掺杂二氧化钛(TiO_2)为基质,以罗丹明B(RhB)为模板分子,以邻苯二胺为交联剂和功能单体,在紫外光下引发聚合,制备了RhB表面分子印迹N-TiO_2-MIP。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光漫反射吸收光谱(UV-Vis)等对样品进行了表征。结果表明:样品为纳米级锐钛矿相;氮(N)掺杂因N2p与O2p混合引起禁带窄化,表面包覆及分子印迹均有效改善了TiO_2孔型和孔隙结构,增大了比表面积,N-TiO_2-MIP对目标污染物RhB的降解率高达93.2%,并具有良好的选择性。     

La掺杂改性TiO_2粉体的制备及其光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La掺杂改性TiO_2。通过X射线衍射、红外光谱和热重对制备的光催化剂进行了表征,用制备的催化剂对甲基橙模拟废水进行了光催化降解实验。结果表明:La成功掺入TiO_2中,La-TiO_2和TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型,在本实验条件下,La掺杂改性TiO_2对甲基橙的降解率明显高于纯TiO_2。     

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

La-Mn-TiO_2光催化降解刚果红的性能研究

以硫酸氧钛、硝酸镧、硫酸锰、氢氧化钠为原料,乙醇、水为溶剂,制得锰(Mn)镧(La)共掺杂二氧化钛(TiO_2)(Mn-La-TiO_2)。Mn-La-TiO_2光催化剂在波长365nm紫外光照10min后,对刚果红的降解率达到99.9%,与Mn-TiO_2及TiO_2相比,Mn、La共掺杂可以极大提高TiO_2的光催化性能。在可见光条件下,Mn-La-TiO_2光催化剂也能表现出较高的催化能力。反应环境为酸性及中性环境时,Mn-La-TiO_2光催化剂的催化性能较高。     

SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂降解甲基橙

目的利用甲基橙模拟印刷废水,研究SiO_2气凝胶/纳米TiO_2共混光催化剂对甲基橙的光降解性能。方法采用溶胶-凝胶法制备SiO_2气凝胶,再加入纳米TiO_2通过共混法制备出共混光催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱分析技术对样品进行表征。使用共混光催化剂降解甲基橙观察其光催化活性。结果当纳米TiO_2和SiO_2气凝胶的质量比为1∶4,催化剂质量浓度为0.2g/L,甲基橙的初始质量浓度为10 mg/L,p H值为4时,甲基橙的降解率最高。结论利用共混光催化剂降解甲基橙,其光催化效率高,降解率可高达99.85%。     

可见光下利用ZrO2(Er3+)/TiO2光催化降解海水中柴油污染

通过共沉淀法自制上转换材料与TiO_2复合的纳米光催化剂;利用SEM、XRD等方法对光催化剂进行表征;通过改变催化剂掺杂比、pH值、催化剂投入量、光照时间和柴油初始浓度研究了可见光下光催化降解海水中柴油污染的影响因素以及复合光催化剂ZrO_2(Er3+)/TiO_2的利用效率,通过正交试验优化海水中柴油污染的降解;进行动力学分析,计算总反应速率表达式。结果表明,当柴油初始浓度为0.20g/L,催化剂投加量为0.8g/L,催化剂掺杂比为40%,pH为7,光照时间为2.5h时,复合光催化剂的利用效率最高,柴油的去除率达到87.74%。ZrO_2(Er3+)/TiO_2在可见光下能够有效地降解海水中的柴油污染。     

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。     

TiO2基复合光催化剂的制备及其在污水处理中的应用研究

为制备具有光催化和吸附性能的材料来进行废水处理,以实现废水再利用。通过溶胶-凝胶法制备了TiO_2光催化剂,以粉煤灰作为吸附剂,采用水热合成法制备了TiO_2/粉煤灰复合光催化剂。利用红外光谱、扫描电子显微镜和BET比表面积等手段对复合光催化剂进行表征。采用苯酚、吡虫啉作为考察复合光催化剂活性的污染物,用两个太阳模拟器和室外太阳能中试装置,在不同的辐射强度下进行光催化实验,分析污染物的光降解效果和矿化效果。结果表明,辐射强度显著影响了光催化剂对苯酚和吡虫啉的降解作用;FT2比FT1具有更好的光催化活性,3种光催化剂对苯酚和吡虫啉的降解率依次为TiO_2光催化剂FT2FT1;FT2在CPC中太阳辐射150 min后,对苯酚和吡虫啉的降解率分别为52%和88%,矿化率分别为32%和35%,说明TiO_2/粉煤灰复合光催化剂对吡虫啉降解效果更显著;此外粉煤灰在污水处理中具有良好的过滤性能,因此FT2有望成为低成本、可过滤的光催化材料。