纳米TiO2光催化降解环境中有机污染物研究进展

有机污染物是目前生态环境中最主要的污染源,对这类物质的控制还缺少经济有效的技术处理手段。纳米TiO2光催化技术是一种绿色环保的污染治理技术,具有催化效率高、性质稳定、成本低和无二次污染等特点。探讨了纳米TiO2光催化原理和几种掺杂改性方法,介绍了纳米TiO2催化降解水中和空气中有机污染物的研究进展,并简要展望了纳米TiO2光催化技术的发展前景。     

绿色纳米技术：利用纳米结构材料光催化降解水中的持久性有机污染物

作为一种水中的主要污染物,持久性有机污染物（POPs）严重威胁着人类健康．光催化降解水中的POPs是一项具有良好应用前景的创新性绿色技术．纳米化学领域的最新成就使得制备具有更优异降解性能的纳米尺寸催化剂成为可能．利用TiO2、In2O3、ZnO等不同种类的纳米结构材料可有效地光催化降解POPs．值得一提的是,上述反应机理含有羟基自由基的生成．该自由基具有非常高的氧化电位,可将绝大部分POPs氧化．实验研究证实利用纳米结构材料光催化降解水中的POPs是一项新颖、可靠、经济且对环境无害的处理方式．     

TiO2光催化降解有机污染物机理和影响因素

半导体TiO2光催化降解有机污染物是目前涉及物理化学、材料科学和环境科学等学科领域的研究热点.介绍了TiO2光催化分解有机污染物的机理;着重探讨了光催化反应有机物、反应条件和TiO2光催化剂等三大因素对光催化反应过程和效率的影响.最后提出了在实际应用中提高光催化降解效率需要解决的问题和发展方向.     

PMMA/TiO2复合粒子光催化降解有机污染物的性能

采用原位乳液聚合的方法制备PMM A/T iO2复合粒子。以甲基橙溶液、甲醛溶液、苯酚溶液为目标降解物,通过测试甲基橙溶液光催化反应前后紫外-可见吸收光谱的变化以及气相色谱测试甲醛、苯酚光催化反应后产生CO2的百分含量,研究了T iO2粒子和PMM A/T iO2复合粒子光催化降解有机污染物的性能。结果表明,PMM A/T iO2复合粒子光催化降解甲基橙、甲醛和苯酚的性能略优于T iO2。对经过紫外光照射以后的PMM A/T iO2复合粒子进行红外光谱及热失重测试,结果表明,PMM A/T iO2复合粒子的红外光谱在紫外光照射后没有变化,热失重曲线显示PMM A/T iO2复合粒子紫外光照射前后的热分解温度和失重率接近,这说明紫外光照射后,复合粒子中的PMM A并未被T iO2降解,具有很好的光稳定性。     

掺铁TiO2纳米晶的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯溶液为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的Fe^3 -TiO2干凝胶，在空气气氛中于400℃焙烧2h，得到锐钛矿相的纳米晶，用TG-DTA，XRD，DRS，FS等手段对其进行了表征，研究结果表明，掺杂铁离子使二氧化钛纳米晶的粒径变小，吸收带边发生红移，荧光峰明显增强，分别以汞灯和氙灯为光源，通过对染料罗丹明B的光催化降解研究，发现掺入0.01?^3 -TiO2与纯TiO2相比具有更好的催化活性，掺杂量增大后，光催化降解率反而下降。     

PT／TiO2复合粒子光催化降解有机污染物的性能

在CHCl3中以FeCl3为氧化剂通过原位化学氧化方法制备了聚噻吩/二氧化钛(PT/TiO2)复合粒子。通过X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(DRS)分析,分别研究了PT/TiO2复合粒子的结构和光响应特性。结果表明,复合粒子是由PT包裹在TiO2粒子表面而形成的具有核-壳结构的粒子;复合粒子能吸收200 nm~800 nm波长的光。分别以甲基橙和苯酚为目标污染物,研究了PT/TiO2复合粒子光催化降解污染物的性能。结果表明,具有一定含量聚噻吩的复合粒子光催化降解污染物的性能优于TiO2。     

碳量子点在光催化降解水中有机污染物的应用

光催化技术是解决当今人类社会中环境问题和能源危机两大问题的有效方式,开发高效的光催化剂成为本领域研究的热点。碳量子点是一种新型碳纳米材料,因其独特的上转换发光特性和优异的光生电子传递特性,在光催化领域受到广泛关注和研究。介绍了光催化降解污染物的机理,碳量子点的性能,着重综述了碳量子点在光催化降解水环境中有机污染物的研究进展,探讨了碳量子点在光催化降解中的研究目前存在的问题及未来的发展方向。     

TiO2纳米微粉及生物染料的光催化降解

基于过氧络合热分解法制备了平均粒径为6—7nm的TiO2微粒，并研究了对生物染料亚甲蓝、孔雀绿溶液的光催化降解作用。亚甲蓝溶液的紫外可见光谱的吸收峰(峰位波长663—646nm以及292—288nm)的吸光度随光催化时间的加长而明显减弱。孔雀绿溶液的紫外可见光谱的吸收峰(峰位波长617—612nm)的吸光度随光催化时间的加长也减弱。但是位于紫外光区256nm左右的吸收峰的吸光度却大幅度增强。     

玻璃纤维支撑TiO_2对有机污染物的光催化降解

介绍了纳米TiO2 粉体的制备方法 ,通过对不同浓度、不同光照条件下的悬浮状和支撑状TiO2 光催化降解有机污染物 (以苯甲酰胺为例 )的试验结果分析 ,发现包覆在玻璃纤维上的TiO2 对有机污染物的光催化降解有许多优越性     

纳米TiO2对甲基橙溶液光催化降解的研究

采用硬脂酸法制备了平均粒径为15 nm且为锐态矿型的TiO2纳米光催化剂粉末.用此粉末制作的涂层进行光催化反应,涂层中TiO2浓度增加、甲基橙pH值降低等因素都将加速催化反应的进行,其中甲基橙pH值的影响更为显著.实验也证明,光催化反应是在TiO2纳米光催化剂特定的催化活化点进行的,而活化点也是可以迁移的.     

二氧化钛纳米晶的光催化活性研究

以苯酚的光催化降解为模型反应,研究了锐钛矿相和金红石相二氧化钛纳米晶（７￣４０ｎｍ）的光催化活性。与市售的氧化钛相比,两种晶相的纳米氧化钛均有很高的光催化活性,锐钛矿相氧化钛对苯酚的深度矿化有更高的选择性。ＴｉＯ２吸附的水及羟基会降低氧化钛的光催化活性。由于粒径减小使氧化钛的吸收带边界蓝移,粒径小的氧化钛有更高的催化活性,粒径〈１５ｎｍ时,显示出量子尺寸效应。     

Sn~(4+)-TiO_2的制备及其光催化降解苯酚的研究

采用硬脂酸法制备出Sn4+-TiO2复合光催化剂,用透射电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物相、形貌和热稳定性进行了表征。样品经500℃焙烧2h后,5%Sn4+-TiO2纳米粉末颗粒细小均匀,形状完整,粉末的平均晶粒度约为14nm。通过粉体对苯酚的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明,与纯TiO2相比,Sn4+-TiO2的光催化活性有较大提高,当SnO2的掺入量为摩尔比5.0%时催化活性最高。以高压汞灯为光源,苯酚的初始浓度为80mg.L-1、催化剂5%Sn4+-TiO2投加量为1.0g.L-1时,溶液的pH为4,苯酚的光催化降解效果最好。     

聚苯胺改性纳米TiO2的制备及其光催化性能

通过矿化接枝技术将溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2负载在聚苯乙烯微珠裁体上,制成负载型纳米TiO2光催化剂.利用导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂进行可见光改性,通过XRD、SEM等方法对改性纳米TiO2先催化剂进行表征,并用改性催化剂在太阳光照射下对3种工业含氰废水进行降解处理.结果表明,导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂的涂膜改性,显著改善了负载型纳米TiO2光催化剂在可见光条件下的光催化性能,可有效降解废水中的大部分有毒氰根(CN-),使其含量远低于国家排放标准.     

共掺杂Cu-Ce/TiO_2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱体制备了不同Cu-Ce掺杂量的纳米TiO2光催化材料。通过模拟环境室内甲醛气体的降解实验,探讨了不同样品在日光灯和纯可见光下的光催化效果,并采用X射线衍射仪和紫外-可见分光光谱仪对其晶相结构与光学特性进行表征分析。结果表明,Cu-Ce掺杂能明显提高二氧化钛在可见光下的光催化活性,当Cu-Ce掺杂浓度为2.5%时,对甲醛气体的光催化降解效果最佳。     

二氧化钛/硅胶的液相沉积法制备与性能研究

采用硫酸钛水解沉积法在硅胶载体上包覆纳米二氧化钛,研究载体表面负载二氧化钛的结构、表面形态及其光催化性能。实验发现,包覆在硅胶表面的二氧化钛大小约为400nm,且分布均匀,二氧化钛粒子为锐钛矿相,并且在样品的紫外-可见漫反射谱图中没有观测到蓝移现象,以偶氮染料甲基橙作为降解对象研究所制备样品的光催化性能。     

不同晶型纳米TiO2的溶剂热合成及其光催化活性研究

采用不同的醇溶剂,以六亚甲基四胺为沉淀剂,以TICl3为前驱体,通过溶剂热的方法控制合成出纳米级的锐钛矿型、金红石型和板钛矿型的二氧化钛.通过XRD、TEM、UV-Vis光谱和XPS能谱对其进行了表征,研究了醇的种类、六亚甲基四胺的量对二氧化钛相组成及光催化性能的影响.结果发现,以甲醇为溶剂,酸性条件有利于生成锐钛矿相,碱性条件有利于生成金红石相和板钛矿相.溶剂热条件下可以得到氮掺杂的TiO2-xNx.光催化降解甲基橙活性结果表明锐钛矿和板钛矿混晶具有最好的光催化活性.     

氮-镨共掺杂TiO_2的制备及催化性能研究

为了提高TiO_2的光催化性能,采用溶胶凝胶法制备了N和稀土Pr共掺杂TiO_2光催化剂。用XRD、SEM和紫外-可见光分度计对样品进行表征,并考察了掺杂量、煅烧温度和晶型对TiO_2光催化性能的影响。研究发现N-Pr混合改性的TiO_2的催化活性均高于未改性的,5%的N和0.5%的Pr混合掺杂并经500℃锻烧后,样品为单一的锐钛矿相且粒径分布较窄,在模拟灯光照射下表现出较高的光催化活性和降解甲基橙溶液的能力,在80 min内使甲基橙溶液的降解率达到了99%。     

Photocatalytic Carbon‐Nanotube–TiO2 Composites

The literature and advances in photocatalysis based on the combination of titania (TiO₂) and carbon nanotubes is presented. The semiconductor basis for photocatalysis is introduced for anatase and rutile. Furthermore, the proposed mechanisms of catalytic enhancement resulting from the pairing of the titania semiconductor with either metallic, semiconducting, or defect‐rich carbon nanotubes (CNT) is discussed. Differences are apparent for the mixtures and chemically bonded CNT–TiO₂ composites. The article then highlights the recent advances in the synthesis techniques for these composites and their photocatalytic reactions with organic, inorganic, and biological agents. Finally, various applications and challenges for these composite materials are reported.     

TiO2／海泡石催化剂的光催化降解性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用水解．沉淀法制备纳米TiO2,再将其负载于海泡石上制得TiO2/海泡石催化剂,用X射线衍射和扫描电子显微镜对载体催化剂的形貌及晶型进行了分析．以紫外光为光源,在水溶液中以环境激素邻苯二甲酸二乙酯（DEP）为降解底物进行光催化性能的研究．结果表明：催化剂的用量和TiO2的负载量对光催化降解速率都有影响．其中TiO2/海泡石催化剂的用量起主要作用,更能影响其光催化速度及DEP的降解．当催化剂用量为4g/L、TiO2负载量为30％时,TiO2/海泡石催化剂的催化效果较好．     

纳米TiO_2光催化剂在抗菌方面的最新研究进展和应用

为研究纳米二氧化钛光催化剂的抗菌作用,综述了国内外通过在纳米二氧化钛中掺杂阴、阳离子和复合半导体等方式来提高纳米二氧化钛的光催化活性和在可见光下的杀菌效率等方面的研究进展,然后介绍了纳米二氧化钛在陶瓷、玻璃、不锈钢、塑料、涂料以及其他方面的抗菌作用,指出纳米二氧化钛的晶态结构、表面结构、能带结构等因素对其光催化活性的影响以及光催化的反应机理的研究是今后需要着重研究的。