二氧化钛纳米晶的制备及光催化活性研究

本文用溶胶—凝胶法制备了不同晶相的TiO2纳米晶，将其负载于镍网上，以苯酚的降解为模型反应，研究对比了不同晶相TiO2纳米晶的光催化活性。结果表明，纯锐钛矿相的TiO2纳米晶的降解能力要强于锐钛矿与金红石混合相的TiO2纳米晶。     

介孔氧化钛的溶剂热合成及其光催化性能

以嵌段共聚体P123为结构导向剂,乙醇为溶剂,溶剂热合成了粒径在微米级的锐钛矿介孔氧化钛.利用透射电镜(TEM)、N2吸附、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究了晶化时间和前驱物配比对合成产物孔结构和结晶状态的影响.所得的锐钛矿氧化钛晶粒具有较大的比表面积和纳米级孔道结构.以此产品作为光催化剂对二氯苯酚具有较强的光催化效果.在低浓度原料配比下,150℃晶化10d得到的介孔氧化钛具有接近于商业化纳米氧化钛P25的降解能力.     

焙烧温度对滑动弧等离子体制备纳米TiO_2光催化剂的影响

采用滑动弧等离子体制备出不同颗粒形貌和锐钛矿相初始含量(fA)的纳米Ti O2粉体。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和物理吸附仪对焙烧前后的样品进行表征,考察了焙烧温度对纳米Ti O2的晶相组成、晶体粒径、比表面积(SBET)和颗粒形貌的影响。通过光催化氧化亚甲基蓝反应评价样品焙烧后的光催化活性。结果表明,滑动弧等离子体制备的纳米Ti O2的锐钛矿相向金红石相转变温度约为650℃,锐钛矿相向金红石相的转变速率取决于焙烧温度、颗粒形貌和锐钛矿相初始含量。随焙烧温度升高,球形颗粒的锐钛矿晶体粒径略微增大,SBET缓慢减小;非球形颗粒的锐钛矿晶体粒径快速增大,SBET迅速减小。随着fA的增加,纳米Ti O2粉体的光催化表观反应速率常数(k)呈现三种不同的变化趋势:当fA70%时,k随之缓慢增加;当70%fA85%时,k随之快速增加;当fA85%时,k转为快速降低。     

低温制备混晶TiO2纳米粒子及其光催化性能研究

通过低温液相合成混合晶型纳米TiO2颗粒,研究纳米TiO2颗粒的光催化活性与颗粒晶相组成之间关系.用XRD对其进行表征,并在紫外光下,以甲基橙光催化降解为模型反应,研究了不同晶相样品的光催化活性.结果表明:混合晶相中锐钛矿质量分数占69.8%、金红石质量分数占30.2%,TiO2光催化效用最好可达95.7%.     

混晶结构纳米TiO2粉的光催化活性

以钛酸四丁酯为钛源制备混晶结构纳米TiO2粉，研究了纳米TiO2的光催化活性与颗粒晶相结构之间的关系．结果表明，当金红石相的质量分数少于18．53％，光催化活性随着金红石相的增多而降低；当金红石相的质量分数为18．53％-28．2％时，随着金红石相的增多，光催化活性逐渐增强，在28．2％附近具有最高的光催化活性，与纯锐钛矿结构纳米TiO2粉的光催化活性相当；金红石相含量继续增加，则光催化活性逐渐降低．适量金红石相的存在有利于锐钛矿相中的电荷分离，使光催化活性提高．     

多孔SiO2与TiO2复合纳米材料的制备及光催化性能

在溶胶-水热法所合成的锐钛矿相TiO2纳米晶基础上,利用模板剂调制的SiO2溶胶进一步合成了多孔SiO2与TiO2复合纳米粒子,重点研究了复合SiO2对纳米锐钛矿相TiO2热稳定性及光催化活性的影响.结果表明,复合SiO2提高了纳米锐钛矿相TiO2的热稳定性,经过900℃热处理后的TiO2仍然具有以锐钛矿相为主的相组成.在光催化降解罗丹明B实验过程中,经过高温热处理的复合纳米材料表现出优于Degussa P25 TiO2的活性,这主要与其锐钛矿相结晶度提高和具有较大比表面积等有关.     

双微乳液法制备掺杂Fe~(3+)的纳米TiO_2及其光催化性能

为了研究双微乳液法在制备纳米级光催化剂的应用,以TiCl4和NH3.H2O为原料,采用十六烷基三甲基溴化铵-正丁醇-环己烷-水微乳体系制备Fe3+掺杂纳米TiO2,对粉末的晶体结构进行X射线衍射表征,并以其对p-甲酚的降解考察其光催化活性。结果表明,在较小的掺杂量时,Fe3+掺杂量的提高可以提高TiO2的光催化活性,进一步提高掺杂量将引起光催化活性的降低;掺杂Fe3+可导致纳米TiO2的粒径减小;Fe3+的半径较小以及Fe2O3的熔点较低均有利于TiO2从锐钛矿向金红石的相变;当Fe3+掺杂摩尔分数为0.06%,煅烧温度为550℃时,纳米TiO2的光催化活性最高,此时形成TiO2的锐钛矿和金红石相的混晶;乳液中含水量也会影响晶相的组成和粒径大小,随着含水量增加产物中出现了一定比例的金红石相。     

晶化处理温度对钛系凝胶光催化降解性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了掺Pb和Si的TiO2纳米粒子,用XRD和UV-VIS检测技术对所制的样品进行了表征.以苯酚的光催化降解为对象,考察了晶化处理温度及掺Pb、Si对材料结构、组成和光催化性能的影响;结果表明,掺入Pb、Si提高了TiO2纳米粒子中锐钛矿和金红石的晶化温度,TiO2纳米粒子的光催化活性得到较大的提高.在900℃进行晶化处理的SiTiPb复合凝胶的光催化活性最优.     

蝴蝶结状TiO2纳米粒子的制备及其光催化性能研究

以四甲基氢氧化铵（TMAOH）为结构导向剂,钛酸四丁酯（Ti（OBu）4）为钛源,低温水浴处理,再经180℃下水热晶化制备纳米TiO2,采用FT-IR、XRD、TEM、UV—Vis等测试手段对其结构和形貌进行表征,并通过苯酚的光催化降解实验测试其光催化性能,结果表明,TiO2为锐钛矿相,结晶度高,所得TiO2粒子为纳米棒,界面清晰,规整度高,经紫外光照6h后,对苯酚的降解率可达62．3％,具有较高的光催化活性。     

四氯化钛水解法制备纳米氧化钛超细粉体

研究了改变溶液的酸碱度来控制ＴｉＣｌ４水解,制备锐钛上超细ＴｉＯ２纳米粉体的过程,采用ＸＲＤ,ＴＥＭ、ＳＡＥＤ和ＴＧ－ＤＴＡ等方法对所得粉体进行了表征,发现水解后的沉淀经真空干燥后,不用任何热处理,室温下即有锐钛矿相存在,其原始粒径约为３．８ｎｍ,粉体于４００℃煅烧２ｈ,可得到平均粒径为７ｎｍ的纯钛矿相纳米氧化钛粉体。     

TiO_2纳米粒子的结构、表面特性及其光催化活性研究

采用金属醇盐水解法制备了ＴiＯ２纳米粒子,并用ＸＲＤ、ＳＰＳ、ＸＰＳ和ＥＳＲ等测试手段对ＴiＯ２粒子进行结构、性能测试．随焙烧温度的增加,ＴiＯ２粒子长大,晶型由锐钛矿向金红石型转变．以庚烷的气相光催化氧化为试验反应,考察不同温度处理的醇洗、水洗ＴiＯ２粒子的光催化活性．结果表明,醇洗粒子较水洗粒子显示出高的光催化活性,并且低温处理的粒子其光伏响应带边蓝移明显;阈值增加,Ｔｉ３＋含量较高,光催化活性增加．     

添加磷酸根对纳米二氧化钛晶相的控制

以TiCl4为前驱体添加磷酸盐通过水热法制备了纳米TiO2。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电子显微镜、比表面仪(BET)和光化学反应器等手段对所制备的TiO2的颗粒晶型、失重、形貌、比表面和降解罗丹明B的能力进行了表征。结果表明,随着磷酸根的添加,TiCl4水解生成的TiO2的晶型由纯金红石型向锐钛矿型转换,且所合成的锐钛矿和金红石的混晶样品的光催化活性明显高于单独晶相的光催化活性。     

镍掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备镍掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis、PL等对Ni-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺镍量Ni-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Ni-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,镍掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约55nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺镍量与TiO2摩尔比为1∶100条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

Ce-TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Ce离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(Ce-TiO2),通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Ce-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度及经不同温度热处理后的Ce-TiO2样品对MB的光催化降解效果,结果表明所制备样品的晶型均为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Ce离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,提高了TiO2光催化活性。当pH值为1.5,Ce的掺杂量为n(Ce)∶n(TiO2)=1∶300,热处理温度为600℃条件下制备的样品其催化活性显著高于Degussa P25。     

溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体,并采用紫外分光光度计、XRD等表征手段对TiO2的粒度、晶型结构进行了表征,分析了煅烧温度、TiO2晶型比例、溶液初始pH值等因素对TiO2结构性能及光催化活性的影响.结果表明:TiO2的锐钛矿晶型与金红石晶型的转相温度为700 ℃左右;采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,控制溶液的pH值为4,煅烧温度为600 ℃,所得产物晶型全部为锐钛矿;当无水乙醇与钛酸丁酯的体积比为10:1时,产物的粒径为617 nm;且当配制溶液pH值为4,煅烧温度为600℃条件下,煅烧时间为40~60 min时,所制备TiO2的光催化效果较好,降解率较高;当光催化体系的pH值为9、以质量浓度为10 mg/L的亚甲基兰溶液浸泡2 h,TiO2的用量为0.25 g/L时,产物的降解率高达95.3%.     

Synthesis of nano titania particles embedded in mesoporous SBA-15: characterization and photocatalytic activity

Supported nanocrystalline titanium dioxide (TiO2) has been prepared by a post-synthesis step via Ti-alkoxide hydrolysis through the use of mesoporous SBA-15 silica. TiO2/SBA-15 composites with various TiO2 loading have been prepared and characterized by X-ray diffraction, nitrogen adsorption, Fourier transform infrared spectroscopy and diffusive reflective UV-vis spectroscopy. The addition of mesoporous SBA-15 prevents the anatase to rutile phase transformation and the growth of crystal grain. TiO2 did not block the SBA-15 pores, and their surface was fully accessible for nitrogen adsorption. Calcination in air of the composites up to 800 degrees C did not change the nanocrystal phase and slightly increased the domain size from 5.0 to 7.5 nm, indicating that the anatase TiO2 grains in the mesostructures have a relatively high thermal stability and proper pore diameter allows controlling the size of obtained titania particles. The TiO2/SBA-15 composites prepared by this study showed much higher photodegradation ability for methylene blue (MB) than commercial pure TiO2 nanoparticles P-25. Experimental results indicate that the photocatalytic activity of titania/silica mixed materials depends on the adsorption ability of composite and the photocatalytic activity of the titania, and there is an optimal ratio of Ti:Si, too high or low Ti:Si ratio will lower the photodegradation ability of the composites.     

二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化降解

研究了晶粒粒径相近的金红石相、锐钛矿相和混晶纳米二氧化钛对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质的光催化降解。结果表明,晶粒粒径相近的金红石相和锐钛矿相二氧化钛纳米粒子对胺类化合物的光催化效果相近,特别是在反应的开始阶段,两者的差异很小;随着反应时间的增加,金红石相纳米二氧化钛的催化能力稍优于锐钛矿相纳米二氧化钛。成分不同的混晶的催化能力相差较大,随着混晶中的金红石相含量增加,催化剂的催化效果有了显著的提高。实验中还发现,不同的催化剂对苯胺、甲萘胺和邻氯苯胺3种物质同时催化过程中,3种有机物降解程度的顺序均为甲萘胺>邻氯苯胺>苯胺。