玻璃固载TiO2/纳米纤维素复合薄膜的制备及其光催化性能

将微晶纤维素溶解于NaOH-尿素的低温溶液中形成纤维素溶液,在水浴中再生形成纳米纤维素溶液.然后将纳米纤维素溶液与TiO2(P25)混合,并添加少量的钛酸正丁酯作为交联剂形成复合溶液.将制备得到的复合溶液通过流延法固载到玻璃片表面形成玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜.通过SEM、XRD表征了复合膜的形貌与结构.将玻璃固载的TiO2/纳米纤维素复合膜在紫外光下进行光催化降解甲基橙(MO)以评估复合膜的光催化性能,研究了纳米TiO2含量对复合膜光催化性能的影响,复合膜的重复使用性能以及光降解的动力学过程.结果表明:复合膜对MO的光催化降解能力可达90％以上,与纯TiO2粉末相当,并重复使用3次光催化性能基本保持不变.复合膜对甲基橙的降解动力学符合一级动力学特征.当纳米TiO2相对于纤维素的质量分数为33.3％时,光催化活性最高,动力学速率常数为0.035min-1.     

白云母/TiO2复合材料的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为钛源、冰醋酸为抑制剂,通过水热法合成白云母/TiO₂(M/T)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),N₂吸附-脱附(BET),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(PL)对样品的物相结构、表面形貌、元素分布、孔隙结构及光学特性进行表征,并以甲基橙(MO)溶液为目标污染物,考察水热温度、水热时间、TiO₂负载量对M/T复合材料光催化性能的影响。结果表明：100℃水热16 h, TiO₂负载量为20%(质量分数)的M/T复合材料光催化性能最好;紫外光照射60 min,对MO的降解率达到99.62%,总有机碳(TOC)去除率为63.58%,重复使用5次,光催化活性没有明显降低,且M/T复合材料光降解MO过程符合一级反应动力学模型,最大反应速率常数k_app为0.049 min^-1。     

石墨/TiO2复合光催化剂的制备和性能

以石墨和纯的TiO₂为原料,采用球磨工艺制备了石墨/TiO₂复合光催化剂。使用XRD、SEM、TEM、XPS和DRS等手段对其性能进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,研究了石墨掺入量、球磨时间对复合光催化剂光催化活性的影响。结果表明,石墨/TiO₂复合光催化剂具有锐钛矿结构,球磨后TiO₂(101)面的衍射峰宽化并右移,TiO₂成为200 nm左右的不规则球状颗粒,在其表面均匀分布着石墨。TiO₂晶粒的Ti-O键的结合能变高,且表面有缺陷产生,使其在可见光区具有显著的吸收。石墨掺入量为5%、球磨时间为12 h的石墨/TiO₂样品对甲基橙具有优异的光催化降解效果,在70 min的降解时间内甲基橙的降解去除率可达95.08%。石墨/TiO₂复合光催化剂的光催化反应速率常数k为0.043035 min^-1,是纯TiO₂的2.64倍。     

Ag/TiO2纳米粒子的制备及其光催化降解苯酚的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子,采用涂覆法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品。使用XRD、SEM和拉曼光谱等手段,对TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子进行了晶格结构和表面形貌研究;通过UV-Vis,研究了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品在光催化反应器中对苯酚的光催化降解性能。结果表明,制备的TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子均为纯净的金红石相,二者表面形貌并没有明显区别,Ag单质粒子成功负载在TiO₂纳米材料上;Ag单质粒子的负载,明显增强了TiO₂纳米粒子对可见光的吸收,且Ag/TiO₂纳米粒子薄膜对苯酚的光催化降解性能明显优于TiO₂纳米粒子薄膜;在光催化降解1 h后,TiO₂纳米粒子薄膜仅催化降解了溶液中30%(质量分数)的苯酚,且光催化降解出现了饱和趋势,而Ag/TiO₂纳米粒子薄膜可催化降解溶液中50%(质量分数)的苯酚,且在光催化降解3 h后,仍未出现饱和趋势。     

纳米TiO2/碳化植物纤维复合材料的制备与光催化性能

以碳化植物纤维(CPF)为载体,将纳米TiO₂附着于纤维表面,通过浸渍煅烧法和溶剂热法合成纳米TiO₂/CPF复合光催化剂,并对其光催化性能进行了研究。通过SEM、HRTEM、XRD、EDS分析了纳米TiO₂/CPF复合光催化剂的微观结构和化学组成;以光催化降解亚甲基蓝为模型反应,考察复合材料中不同纤维种类和TiO₂负载量对光催化活性的影响。结果表明,在一定范围内随TiO₂负载量的增加,纳米TiO₂/CPF复合材料光催化性能先增强后减弱。纳米TiO₂/CPF复合材料的光催化性能明显提高是由于在TiO₂和碳纤维界面的良好电荷分离能力。降解染料的活性物种有超氧负离子和羟基自由基,但羟基自由基是主要物种。此外,浸渍煅烧法和溶剂热法生成的纳米TiO₂在纤维表面的存在形式不同,浸渍煅烧法生成纳米TiO₂薄膜,包裹纤维;而溶剂热法生成的TiO₂结晶成纳米颗粒,附着于纤维表面。      

β-FeOOH/TiO2复合薄膜的制备及其光催化性能

为提高TiO₂在可见光下的光催化性能，通过二次水热反应在FTO导电玻璃上制备获得了高度有序的β-FeOOH/TiO₂复合薄膜材料。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼（Raman）及红外光谱（FTIR）对其表面形貌、晶体结构及物相组成进行了分析。采用紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）对其光吸收性能进行了测试。最后以甲基橙（MO）为模拟污染物，考察了复合薄膜材料在可见光下的光催化活性。结果表明：TiO₂与β-FeOOH之间通过Fe-O-Ti键连接，成功制备出的β-FeOOH/TiO₂复合薄膜材料具有较好的结构稳定性。β-FeOOH/TiO₂复合薄膜材料由于其构造的异质结和合适的能带结构，有效的提高光生载流子的迁移效率，并使其光响应范围成功扩展到540 nm左右。β-FeOOH/TiO₂复合薄膜材料在可见光下展现出了优异的光催化性能，其光催化效率比未改性的TiO₂样品提高60.6%，经过六次光催化降解循环试验，...     

石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。     

CdS、Ag+掺杂改性纳米TiO2光催化降解有机物研究

在理论分析的基础上对纳米TiO₂分别进行掺CdS和掺银改性实验研究。采用XRD和粒度分析技术对改性后的样品进行表征,并以掺杂CdS、Ag⁺纳米TiO₂进行光催化降解甲基橙模拟实验。结果表明,掺杂CdS、Ag⁺纳米TiO₂在可见光范围内降解有机物的效率有较大提高。     

一步法快速合成Fe掺杂混晶TiO2及其增强太阳光催化活性研究

基于半导体能带理论，设计并制备了不同浓度Fe掺杂的球形混晶TiO₂基光催化剂，利用X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、荧光光谱等测试方法对样品进行系统性表征，并以甲基橙(MO)溶液为目标污染物模拟印染废水，研究样品在太阳辐射下的光催化性能。结果表明：TiO₂具有锐钛矿/金红石/板钛矿三相混晶结构，Fe掺杂能明显促进锐钛矿向金红石转变，显著提高太阳光利用率和有效抑制光生载流子复合；2%Fe³⁺/TiO₂的光催化活性表现最佳，其对MO的催化降解效率高达94.6%(120min),反应速率常数为23.22×10^-3min^-1;活性组分猝灭实验证实h⁺氧化是降解MO的核心机制，·OH和·O^-₂则发挥次要作用。     

TiO2负载木质素纤维的制备与光催化降解甲基橙性能研究

以木质素纤维为载体，采用碱性氧化法对载体木质素纤维进行预处理之后，使用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂负载木质素纤维复合光催化剂，并检测了在紫外光催化下对甲基橙的去除能力以及循环反应性能。TiO₂负载木质素纤维复合材料的结构性能通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等测试技术进行表征。结果表明：TiO₂颗粒均匀地分布在木质素纤维表面，合成了高度分散的TiO₂负载木质素纤维复合光催化材料；在钛酸四丁酯10mL、无水乙醇35mL、pH为3、温度为35℃时，TiO₂产率最高为89%;经紫外光照射2h,不同浓度下对甲基橙的降解率最高为75.5%,不同pH下对甲基橙降解率最高为80.1%,不同温度下对甲基橙溶液的最佳去除率为63.2%。TiO₂负载木质素纤维复合光催化剂再循环使用中，表现出较好的抗循环衰减特性，经过5次循环后，其对甲基橙的降解率仍达到77.6%。     

钴掺杂TiO2纳米管阵列薄膜的制备及其光催化还原性能

用磁控溅射法在ITO玻璃基底上制备Ti-Co合金薄膜,对其阳极氧化处理制备出钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜,研究了钴掺杂对纳米管阵列薄膜的形貌、结构、吸收光谱以及光催化还原性能的影响。结果表明：钴掺杂TiO₂纳米管阵列薄膜为锐钛矿相,管状阵列的管径均一、排列规整。钴掺杂使薄膜形成(001)择优取向。随着钴掺杂量的提高,薄膜吸收可见光的能力提高。钴含量(原子分数)为0.19%的薄膜光催化性能最优,可见光照150 min后对Cr(VI)的还原率可达98.4%。     

泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜对乙烯的光催化降解

乙烯是果蔬采摘后腐烂变质的主要因素,如何减少或去除果蔬贮藏过程中释放的乙烯,是果蔬保鲜领域亟待解决的问题。本工作采用溶胶-凝胶法制备了一系列金属泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜催化剂,采用不同手段对样品进行表征分析,并以此薄膜为催化剂,考察紫外光下乙烯催化降解性能。结果表明:TiO2/WO3成功负载在泡沫镍网表面。TiO2与WO3复合后形成了异质结,抑制了电子-空穴对的复合,样品的禁带宽度减小,吸光度增强,光催化性能提升。TiO2/WO3在紫外光下展现出良好的光催化活性和光催化稳定性,当WO3占TiO2质量百分数为6%时,光催化活性最高,光催化乙烯速率常数为0.0332 min^-1,是TiO2的9.48倍,但是过量的WO3会成为电子-空穴的复合中心,降低光催化活性。研究还对紫外光下泡沫镍网负载TiO2/WO3薄膜的光催化降解乙烯机理进行了探讨。     

Synthesis of nanocrystalline photocatalytic TiO2 thin films and particles using sol–gel method modified with nonionic surfactants

A simple sol–gel route has been developed for the preparation of nanocrystalline photocatalytic TiO₂ thin films and particles at 500 °C. The synthesis involved a novel chemistry method employing nonionic surfactant molecules as a pore directing agent along with acetic acid-based sol–gel route without direct addition of water molecules. This study investigated the effect of surfactant type and concentration on the homogeneity, morphology, light absorption, dye adsorption and degradation, and hydrophilicity of TiO₂ films as well as on the structural properties of the corresponding TiO₂ particles. The method resulted in the synthesis of mesoporous TiO₂ material with enhanced structural and catalytic properties including high surface area, large pore volume, pore size controllability, small crystallite size, enhanced crystallinity, and active anatase crystal phase. The prepared TiO₂ thin films were super-hydrophilic and possessed thermally stable spherical bicontinuous mesopore structure with highly interconnected network. Highly porous TiO₂ films prepared with polyethylene glycol sorbitan monooleate surfactant exhibited four times higher photocatalytic activity for the decoloration of methylene blue dye than the nonporous control TiO₂ films prepared without the surfactant. This sol–gel method modified with surfactant templates is useful in the preparation of nanostructured anatase TiO₂ thin films with high photocatalytic activity and desired pore structure.     

纳米TiO2/聚氯乙烯共轭衍生物复合材料的制备及可见光催化性能

聚氯乙烯（PVC）在270℃真空环境中经热处理脱除HCl得到具有共轭结构的PVC衍生物（CDPVC）。纳米TiO₂与CDPVC （质量比为2∶1）经高能球磨复合得到纳米TiO₂/CDPVC复合材料。采用TEM、XRD、XPS、FTIR、SEM和Raman等对纳米TiO₂/CDPVC复合材料进行了分析表征,并采用罗丹明B （Rh B）的光催化降解反应和K₂Cr₂O₇的光催化还原反应评价其可见光催化活性及稳定性。结果表明,TiO₂与CDPVC经高能球磨复合后形成了Ti—O—C结构,该结构有利于提高纳米TiO₂/CDPVC复合材料的可见光吸收能力和光生电子/空穴分离效率。与纳米TiO₂和普通研磨的TiO₂-CDPVC相比,纳米TiO₂/CDPVC复合材料具有较高的可见光催化活性和良好的可见光催化稳定性。其可见光催化机制是CDPVC吸收光子产生光生电子-空穴对,并容易将光生电子注入到TiO₂的导带中,CDPVC内光生电子和TiO₂导带上的光生电子（e_CB^-）被吸附在材料表面上的氧捕获产生·O₂^-自由基,·O₂^-自由基可以直接降解RhB分子,直至最后降解生成H₂O和CO₂。     

TiO_2-海藻酸钙复合膜的表征、对染料的光催化降解及TiO_2回收

为了解决TiO2纳米粒子难分离,负载的催化剂难回收等问题,首先,将TiO2与海藻酸钠充分混合制成铸膜液,在玻璃板上刮膜,经钙离子交联制备了TiO2-海藻酸钙(T-CA)复合膜。然后,对T-CA复合膜进行了SEM和XRD表征,并研究了T-CA复合膜对染料的光催化降解性能。最后,将T-CA复合膜从染料降解液中取出,浸泡在柠檬酸钠水溶液中,柠檬酸根对钙离子的结合力较强,可使海藻酸盐水凝胶溶解,离心分离TiO2纳米粒子并清洗干燥后,得到了回收TiO2;利用SEM、TEM、FTIR和XRD对回收TiO2进行了表征。结果表明:T-CA复合膜对甲基橙的光催化降解率可达82.37%。回收TiO2与初始的TiO2几乎完全一样,可重新使用且催化能力不变。该方法是一种绿色环保、方便快速的从载体中回收TiO2纳米粒子的方法。     

宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用宏观尺寸大孔-介孔TiO2-SiO2光催化剂的制备及其在染料降解中的应用

以柱撑式环氧树脂大孔聚合物为模板,制备宏观尺寸的大孔-介孔SiO₂;以其为载体,通过钛酸四丁酯原位水解和高温焙烧制得大孔-介孔TiO₂纳米晶-SiO₂复合材料。应用SEM、TEM、XRD、FTIR和N₂吸附-脱附法对材料进行表征。以偶氮荧光桃红为模拟污染物,用氙灯模拟日光光源,考察了不同条件下大孔-介孔TiO₂-SiO₂的光催化性能。结果表明,大孔-介孔SiO₂具有三维连续贯通的大孔孔道,孔壁为连续的纳米SiO₂薄膜;TiO₂纳米晶以纳米薄膜的形式均匀地原位生长在SiO₂纳米薄膜的两侧,得到的复合材料孔壁上存在丰富的介孔。当焙烧温度为600℃、TiO₂的负载量为15.7wt%、染料溶液浓度为10 mgL^-1且pH为3时,大孔-介孔TiO₂-SiO₂光催化剂对污染物的光催化降解效率最高,而且具有良好的重复使用性。     

Ce-La-Ag共掺杂TiO2/玄武岩纤维复合光催化剂的制备和性能

以玄武岩纤维(BF)为载体,用溶胶凝胶法将Ce-La-Ag共掺TiO₂负载于BF上制备出Ce-La-Ag共掺杂TiO₂/玄武岩纤维复合光催化剂。用光催化降解氨氮废水,研究了烧结温度和废水的pH值对Ce-La-Ag-TiO₂/BF光催化活性的影响。结果表明：Ce-La离子与纳米Ag颗粒的协同作用使TiO₂的禁带宽度由3.2 eV降至2.15 eV。Ce-La-Ag-TiO₂的光催化活性优于纯TiO₂、Ag-TiO₂和Ce-La-TiO₂,负载到BF使其光催化活性进一步提高。当复合光催化剂的烧结温度为600 ℃、氨氮废水的pH值为10.5、模拟可见光的照射时间为360 min时,Ce-La-Ag-TiO₂/BF对氨氮废水重复降解5次的降解率仍高于88.2%。     

WO3/TiO2复合薄膜的制备及其电致变色性能

使用水热法在掺氟SnO₂涂覆的导电玻璃（FTO）基板上生长TiO₂纳米线,随后在TiO₂纳米线上采用水热法生长WO₃纳米线,制备出WO₃/TiO₂复合薄膜。通过循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）、计时电量法（CC）等电化学测试技术研究了WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性能;采用紫外分光光度计对薄膜的着色﹑漂白状态的响应时间进行测试。通过以上测试,计算得到了薄膜的循环稳定性﹑光调制﹑着色效率和切换时间（Y和X）等参数。结果显示WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性明显提高,其中WO₃/TiO₂复合薄膜可逆性增加了6%,着色效率提高了40.96 cm²/C。