稀土Eu~(3+)掺杂TiO_2光催化降解罗丹明B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2和Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂,并用Raman、FT-IR、PL、XRD和SEM等技术对样品的形态和结构进行了表征,优化了Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂制备条件,并以罗丹明B(RB)的印染废水作为探针反应,分别在紫外光和可见光照下评价了其光催化性能。与TiO_2纳米催化剂进行对比,Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂对罗丹明B溶液(5 mg/L)表现出更高的光催化降解性能,在紫外光和可见光下的脱色率分别达到90%和83%。     

纳米TiO_2溶胶的制备及其性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,三乙醇胺为稳定剂,氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2溶胶。探讨了加水方式、加水量、无水乙醇用量、稳定剂和催化剂用量、pH值和反应温度对凝胶时间的影响。采用Zetasizer Nano-ZS型马尔文粒度仪和UV-Vis 8500型双光束紫外/可见分光光度计对TiO_2粒径和紫外光透过率进行表征。结果表明:制备TiO_2溶胶的较优工艺参数为n(钛酸丁酯)∶n(无水乙醇)∶n(水)∶n(三乙醇胺)∶n(氨水)=1∶45∶40∶1∶0.8,pH值为8.5,水浴反应温度为55℃。制备的TiO2溶胶平均粒径为50.7 nm,且具有较低的紫外线透过率。     

以β-CD为模板剂制备Pr-TiO_2纳米催化剂及其光催化降解性能

采用β-环糊精(β-CD)为模板剂,利用溶胶-凝胶法制备了TiO_2、Pr-TiO_2纳米催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和N_2吸附-脱附等技术对所制备的催化剂进行了表征,优化了纳米催化剂的制备条件,并分别在紫外光和可见光照下以降解含罗丹明B(Rh B)的印染废水评价其光催化降解性能。结果表明,以β-CD为模板剂制备的纳米复合催化剂粒径更小,Pr-TiO_2在紫外、可见光下的脱色率分别达92%和97%以上,较TiO_2催化剂的性能有所提高。     

CNTs/La~(3+)掺杂TiO_2纳米纤维对Cr(Ⅵ)的催化性能研究

通过静电纺丝技术分别制备了碳纳米管(CNTs)掺杂,CNTs/La~(3+)共掺杂的TiO_2纳米纤维,以重金属Cr(Ⅵ)为目标降解物,考察了碳纳米管单组分掺杂,La3+/碳纳米管(CNTs)共掺杂TiO_2纳米纤维(CLCT)及溶液p H值对重金属Cr(Ⅵ)催化活性的影响。结果表明,La3+掺杂的TiO_2光催化活性高于纯TiO_2,适量La3+/碳纳米管共掺杂TiO_2光催化活性进一步提高,最佳掺杂量是当CNTs相当于Ti的摩尔浓度为0.15∶1和La3+的摩尔比为0.05%时得到的纳米纤维催化剂。当重金属Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,纳米纤维催化剂(CLCT)投加量为1.0 g/L,p H值为4时,10mg/L的Cr(Ⅵ),在可见光源照射下100 min后的催化效率达99.86%。     

CF型纳米TiO2光催化处理造纸废水的研究

以四氯化钛、硝酸铈、氟化铵为原料,采用溶胶凝胶法制备铈氟掺杂(CF型)纳米TiO_2光催化剂,采用X射线衍射仪和紫外可见分光光度计对其结晶构造和吸光特性进行表征。结果表明,CF型纳米TiO_2光催化剂为锐钛矿型,在紫外光谱区域内(≤400 nm)有很强的吸收。以陕西省某造纸厂二沉池出水为处理对象,用CF型纳米Ti O2光催化剂对其进行处理,在pH值为4、催化剂用量为0.8 g/L、光照时间为40 min时,COD_(Cr)去除率达到88.9%,色度去除率达到95.2%。     

纳米TiO2溶胶的制备及其性能北大核心

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,三乙醇胺为稳定剂,氨水为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2溶胶。探讨了加水方式、加水量、无水乙醇用量、稳定剂和催化剂用量、pH值和反应温度对凝胶时间的影响。采用Zetasizer Nano-ZS型马尔文粒度仪和UV-Vis 8500型双光束紫外/可见分光光度计对TiO2粒径和紫外光透过率进行表征。结果表明:制备TiO2溶胶的较优工艺参数为n(钛酸丁酯)∶n(无水乙醇)∶n(水)∶n(三乙醇胺)∶n(氨水)=1∶45∶40∶1∶0.8,pH值为8.5,水浴反应温度为55℃。制备的TiO2溶胶平均粒径为50.7 nm,且具有较低的紫外线透过率。     

锐钛矿型TiO_2的低温微波辅助法制备及其光催化性能

以六氟钛酸铵为钛源,硼酸为硼源,在低温(低于100℃)开放体系中,通过微波辅助法制备了锐钛矿型TiO_2,研究了不同的反应条件对产物晶型的影响。结果表明,反应物比例、前驱体浓度、微波加热温度对TiO_2的晶型没有影响,均为结晶度良好的锐钛矿相。以罗丹明B为降解物,探讨了不同微波反应条件制备得到TiO_2的光催化性能。结果表明,微波辅助法制备得到的TiO_2光催化性能优于商品催化剂P25-TiO_2。紫外光催化150 min后,不同条件下制备的TiO_2对罗丹明B的脱色率≥94%,而P25-TiO_2对罗丹明B的脱色率仅为86%。     

Ce-SiO2-TiO2三元复合催化剂的制备及其光催化降解性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ce-SiO2-TiO2三元复合纳米催化剂,用TG-DTA、FT-IR、XRD和UV-Vis等对样品的结构进行了表征,并以罗丹明B(RhB)作为探针反应,分别在紫外光和可见光照下评价了其光催化性能.与TiO2一元纳米催化剂和Ce-TiO2、SiO2-TiO2二元纳米催化剂进行对比,Ce-SiO2-TiO2三元复合纳米催化剂对罗丹明B溶液(5 mg/L)表现出更高的光催化降解性能,可见光下的降解率达到98.5%.     

N掺杂TiO2纳米管阵列膜光催化剂制备及其处理造纸废水的研究

本研究通过阳极氧化技术制备了N掺杂TiO_2纳米管阵列膜光催化剂,用于光催化处理造纸废水中的有机物。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对光催化剂表面形貌和化学组成等特征进行了表征。结果表明,当阳极氧化电压为40 V时,TiO_2纳米管阵列膜具有高度有序的形貌,其孔径和纳米管长度达到一个最佳状态;该TiO_2光催化剂的晶型为锐钛矿型,且从UV-Vis的结果来看,其吸收带边发生了明显的红移,对光有很强的吸收能力。将制备的光催化剂用于光催化造纸废水,当光催化剂用量为2.5 g/L,光照时间为60 min时,COD_(Cr)去除率达到80.1%,色度去除率达到90.2%。     

有机化合物的负载型Au/TiO_2纳米光催化降解

以天然牛角瓜纤维的碳化中空纤维(CF)为载体,通过高温水热法,以钛酸四丁酯为钛源,成功将TiO_2负载在碳纤维上,制备出光催化剂TiO_2/CF;并通过化学还原法,在TiO_2表面进一步负载纳米Au粒子,得到高效光催化剂Au/TiO_2/CF。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对光催化剂负载前后的形貌进行观察比较,同时利用紫外可见漫反射光谱对光催化剂进行光谱表征。研究发现,在TiO_2/CF表面负载纳米Au粒子后,其禁带宽度值变小,由2.78 eV变为2.65 eV;通过对亚甲基蓝、罗丹明B、左氧氟沙星、阿昔洛韦四种目标污染物的光催化降解,发现纳米Au粒子的负载可显著提高Au/TiO_2/CF的光催化活性。     

La/CaO/MgO/Al_2O_3固体碱催化剂的制备及表征

以镧、钙、镁、铝的硝酸盐为原料,以尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀及高温焙烧的方法制备了La/Ca O/Mg O/Al2O3固体碱催化剂。采用单因素实验考察了制备条件对催化剂活性的影响,得到制备固体碱催化剂的优化工艺条件为:n(La)∶n(Ca)∶n(Mg)∶n(Al)=0.027 0∶4∶2∶2,反应温度120℃,焙烧温度750℃,焙烧时间8 h。将优化条件下制备的La/Ca O/Mg O/Al2O3固体碱用于催化蓖麻油和甲醇的酯交换反应,在n(醇)∶n(油)=9∶1、m(催化剂)∶m(油)=0.04∶1、搅拌速率550r/min、反应温度65℃、反应时间3 h的条件下,蓖麻油转化率可达88.44%。采用Hammett指示剂法、TG、BET、XRD及SEM对催化剂及其前驱体进行了表征。结果表明:La/CaO/MgO/Al_2O_3固体碱的碱强度为7.2~11.2;当温度超过830℃时,La-Ca-Mg-Al水滑石的质量几乎不再随温度变化;催化剂比表面积为50.84 m2/g、孔容为0.107 3 cm3/g,催化剂主要由Ca O、Mg O及Al2O33种晶体组成。     

棉织物溶胶-凝胶法抗紫外线/防皱整理

以钛酸四丁酯[Ti(OBu)4]为主原料,柠檬酸(CA)为抑制剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2溶胶,并将其应用于棉织物抗紫外/防皱整理中。通过单因素试验优化了纳米TiO2溶胶的制备工艺,为n[Ti(OBu)4]∶n[H2O]∶n[EtOH]∶n[CA]=1∶6∶20∶1.2,室温下进行反应。采用正交试验优化了织物整理工艺,为次亚磷酸钠3%,三乙醇胺3%,165℃焙烘3 min。整理后织物的紫外防护性能、折皱回复性能和白度均有显著提高。     

纳米固体超强酸催化合成乙酸环己酯

本研究采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂纳米固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-Y~(3+)催化剂,并利用该催化剂催化合成乙酸环己酯,探讨了诸因素对酯化率的影响。实验结果表明:SO_4~(2-)/TiO_2-Y~(3+)具有良好的催化活性;在催化剂焙烧温度550℃、催化剂用量2.0%(反应物总质量比)、反应物环己醇与乙酸摩尔比1:1.6、反应时间2.0h、带水剂环己烷用量15%(反应物总质量比)的最佳条件下,乙酸环己酯的收率可达91%以上。     

可见光响应TiO_2-CdS纳米复合光催化剂的可控制备及性能

为改善TiO_2的光吸收特性,得到性能优异的光催化剂,以氯化镉(CdCl_2·2.5H_2O)、硫代乙酰胺(TAA)及钛酸四丁酯(TBOT)为原料,以氯化钾(KCl)调控形貌,采用溶剂热法制备TiO_2-CdS纳米复合材料,探究了其对亚甲基蓝溶液的光催化性能。系统地考察了原料配比、反应温度、KCl和表面活性剂的加入对光催化性能的影响。利用FTIR、SEM、XRD、BET和UV-vis对TiO_2-CdS纳米复合材料的结构、形貌进行了表征,同时研究了其热稳定性能。结果表明:TiO_2-CdS纳米复合材料的吸收波长由紫外区扩展到了可见光区域,在可见光光源照射下时,光催化性能优异;TiO_2-CdS复合材料的比表面积为34.67 m~2/g;不同原料配比下,当TAA∶CdCl_2∶TBOT的摩尔比为1∶1∶5,反应温度为160℃时,材料的光催化性能较佳;KCl和表面活性剂的加入会有效改善团聚现象,对亚甲基蓝的降解效率达到95%。并且纳米复合材料的热稳定性能良好,耐热温度可达838.25℃。     

TiGeW12O40/TiO2催化剂微乳化合成葡萄糖酯

以固载杂多酸TiGeW_(12)O_(40)/TiO_2为多相催化剂,对以葡萄糖、硬脂酸、1,2-丙二醇、十二烷基硫酸钠等为原料合成葡萄糖酯的微乳化反应条件进行了研究。实验表明,TiGeW12O40/TiO2是合成葡萄糖酯的良好催化剂,最佳反应条件为n(糖)∶n(酸)=1∶1.2、催化剂用量为反应物总量的2%、反应时间1.5h,在上述条件下,葡萄糖硬脂酸硬酯的产率是92.4%。     

纳米光催化剂TiO_2的结构表征及光催化杀菌性能

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱物制备了纳米半导体光催化剂TiO_2。通过比表面分析(BET)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)对光催化剂进行了结构表征,并采用平板菌落计数法考察了纳米TiO_2对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的光催化杀菌性能。结果表明:所制备的TiO_2光催化剂纯度较高,比表面积为76.5 m~2/g,粒径为16.9 nm,具有TiOx、-OH、COO-特征峰及以锐钛矿相为主的锐钛矿与金红石混晶结构,有利于光催化性能的提高。在主波长为254 nm紫外光照射下,对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的杀菌效果较好,作用30 min后去除率可以分别达到97.8%及99.4%,说明纳米光催化剂TiO_2是具有较好杀菌性能的环保功能材料。     

Al-Zr-SiO2固体酸催化大豆油环氧化的研究

以Al-Zr-SiO_2固体酸为催化剂制备环氧大豆油,考察反应时间、催化剂用量、反应温度、n(H_2O_2)∶n(双键)对环氧化反应的影响,并通过响应面试验对环氧化反应工艺条件进行优化。得到环氧化反应最佳工艺参数为,大豆油∶甲酸∶过氧化氢=1∶0.5∶2.5(摩尔比),Al-Zr-SiO_2固体酸催化剂用量为0.8%,反应温度为70℃,反应时间为4 h,在该条件下所得大豆油的环氧值为6.57%。     

固体超强酸SO_4~(2-)/TiO_2-SnO_2催化合成己酸正辛酯

选用己酸和正辛醇为原料,固体超强酸SO2-4/TiO2-SnO2为催化剂,催化合成己酸正辛酯。考察了催化剂制备条件及酯化反应条件对合成反应的影响,并对产品进行了GC-MS、FTIR表征分析。实验结果表明,适宜的固体超强酸催化剂SO2-4/TiO2-SnO2制备条件为:n(TiO2)∶n(SnO2)=5∶1、浸渍液硫酸的浓度为0.75 mol/L、焙烧温度500℃。通过正交实验结果得出己酸正辛酯的优化反应工艺为:酸醇摩尔比1∶1.5、催化剂用量0.45 g(相对于0.05 mol己酸)、带水剂环己烷用量3 mL、反应时间1.5 h。在此条件下,反应的酯化率可达98.2%。     

二氧化钛纳米管的制备及其光催化性能

为提高TiO_2的光催化性能,通过电化学阳极氧化法在金属钛箔基体上制备了结构有序的TiO_2纳米管(TiO_2NTs),并以此为基础通过连续离子层吸附反应技术(SILAR)制备了Ag、CdS共修饰的TiO_2纳米管(AgCdS/TiO_2NTs)。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、元素分析仪和紫外可见漫反射光谱等表征手段,对Ag-CdS/TiO_2NTs形貌结构、元素组成和光吸收特性等进行了表征,并研究了Ag、CdS修饰后的TiO_2纳米管的光催化性能。结果表明:Ag和CdS纳米粒子被成功沉积在TiO_2纳米管上;与纯TiO_2纳米管的吸收光谱相比,Ag-CdS/TiO_2NTs对光的吸收范围延伸到整个可见光区域;与纯TiO_2纳米管或CdS修饰的TiO_2纳米管相比,Ag(3)-CdS/TiO_2NTs对甲基橙脱色率最高,70 min后脱色率达100%。     

TiO_(2)/锦纶复合织物的制备及其对亚甲基蓝的降解北大核心

为提高半导体光催化剂在实际环境中的使用性能,以正硅酸乙酯作为前驱体,在盐酸中水解制备SiO_(2)溶胶作为无机交联剂,将TiO_(2)纳米粒子(P25)通过喷涂负载到锦纶织物表面。研究交联剂用量对P25粒子在织物表面附着的稳定性、对亚甲基蓝催化降解速率的影响以及单位面积内TiO_(2)负载量对催化性能的影响。实验结果表明:酸性条件下水解制备的SiO_(2)溶胶可与P25脱水缩合形成Si-O-Ti,同时其自身也能形成高键能Si-O-Si,将P25与纤维牢固结合。交联剂在长期光照下不会被降解,TiO_(2)纳米粒子也不会从复合织物表面脱落,从而保证织物的使用寿命。