Preparation and photocatalytic activity of Gd-doped TiO_2 nanofibre

1INTRODUCTION TiO2hassomespecialpropertiesincludingphotocatalyticactivity,chemicalstability,andre sistancetowear,non poisonlowcostandcanbepreparedatlowcost.Ifmodifiedwithproperinter mingle,itcanbedirectlyusedinthesunlight.Sotitaniumdioxideisoneofthemostpotentialphoto catalyzers[1,2].Itsphotocatalyticoxidationabilityincreasesrapidlywiththedecreaseofparticledi ameter.Whenitsdiameterreaches10100nm,itwillshowobvioussurfaceeffectandquantumeffect.Moreover,itwillshowhighphotocatalyticactivityif…     

Preparation and characterization of high photoactive TiO2 catalyst using the UV irradiation-induced sol-gel method

High photoactive TiO2 catalyst was prepared using the sol-gel method through UV irradiation during the formation stage of nuclei. The surface morphology and microstructure of the prepared catalyst were characterized using scanning electron microscopy （SEM）, X-ray diffraction patterns （XRD）, and Fourier transform infrared spectroscopy （FF-IR）. The photoactivity was evaluated by the degradation of methylene blue. The results show that the photocatalysis of the prepared catalyst is higher than that of conventional heat-treated particles. The higher photoactivity is a combined result of favorable microstructure, appropriate hydroxyl groups, and active sites of Ti^3＋ ions on the surface of TiO2. It is concluded that the ultraviolet irradiation-induced sol-gel method is an effective method to enhance the photocatalysis of TiO2.     

常温常压气-固光催化CO2加氢合成一碳化合物的研究

大气中ＣＯ２含量的增加是导致最严重环境污染－－温室效应的主要原因,因此,人们对ＣＯ２的固定及利用越来越重视,目前对水溶液悬浮体系光催化还原ＣＯ２研究得比较多,气－固光催化体系中,常温常压下合成ＣＯ２＋Ｈ２为有机物少有报道。通过对几种ＴｉＯ２型催化剂在悬浮体光催化体系中ＣＯ２催化活性的比较,选择了活性较高的Ｐｄ／ＲｕＯ２／ＴｉＯ２催化剂,采用原位红外的实验方法对ＣＯ２加氢反应及其产物进行了研究,结果     

燕窝状TiO_2纳米构筑体的制备及其光催化性能

以Ti(SO4)2·2H2O为主要反应物,在雪碧(碳酸饮料)介质中通过水热法制得燕窝状构筑体的锐钛矿型TiO2。运用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)等表征手段证实,此组装结构受雪碧中的蔗糖、柠檬酸等成分及PVP含量控制,并阐明其形成过程。制得的燕窝状TiO2显示出较好的光催化性能。     

光催化-膜分离三相流化床循环反应装置TiO2分布特性的研究

耦合光催化氧化和有机膜分离技术,设计了一种由光催化反应器和膜分离器组成的新型光催化氧化-有机膜分离三相流化床循环反应装置(简称循环反应装置);并对平均粒径0.22μm颗粒状TiO2催化剂在循环反应装置中的分布特性进行了研究。结果表明:膜分离器中TiO2悬浮浓度明显低于光催化反应器中的;一定的曝气量和TiO2加入量下,光催化反应器与膜分离器中TiO2平衡悬浮浓度恒定,且其曝气量和TiO2加入量分别以82.50 g、1.00 m3/h为宜。循环管处水冲洗使循环反应装置中TiO2悬浮浓度恒定,且最佳的水冲洗时间间隔为60 min;连通管直径6.50 mm时膜分离器中TiO2悬浮浓度比连通管直径20.00 mm时的低;膜出水对循环反应装置中TiO2分布特性的影响很小。     

棉织物水热法纳米二氧化钛表面改性

采用水热合成技术,使用硫酸钛和尿素直接在棉织物纤维表面包覆纳米TiO2颗粒薄膜.借助SEM、XRD、FT-IR、DSC和TG对棉纤维改性前、后的表面形貌、结构和热学性能进行了表征,并测定了织物反射光谱、拉伸、吸水和光催化活性.研究结果表明,棉织物经过硫酸钛尿素水热改性之后,纤维表面包覆了一层锐钛矿型纳米TiO2颗粒薄膜,由平均粒径2.0 nm的纳米颗粒聚集成100 nm以上的球形颗粒,并通过物理吸附方式附着在纤维表面.改性后的织物热起始分解温度和吸热熔融峰温度均有所降低.具有抗紫外线能力和光催化活性,吸水性能也有所增强,但由于织物尺寸发生收缩,断裂强力有所减小,断裂伸长率有所增加.     

石墨烯／二氧化钛复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究

以钛酸正丁酯为钛源,采用一种简单的原位水解技术制备了石墨烯／二氧化钛复合光催化剂．通过XRD、SEM、TEM、Raman、PL和UV-vis光谱仪等分析手段对产物进行了表征,并测试了该复合光催化剂在可见光区对染料罗丹明B的光催化降解性能．实验结果表明：制备的复合光催化剂主晶相为锐钛矿型二氧化钛,石墨烯表面富集的二氧化钛颗粒尺寸约为10-20nm左右,均匀弥散、形成一层致密的氧化钛膜层．样品降解罗丹明B测试结果表明,石墨烯与二氧化钛的复合,一方面使得二氧化钛光催化剂在可见光区的吸收大大增强,另外,石墨烯的存在能够促进二氧化钛半导体中电子和空穴的有效分离,并且在一定程度上提高了污染物在半导体表面的富集效率,从而使石墨烯／二氧化钛复合光催化剂对降解罗丹明B表现出良好的光催化活性．     

纳米氧化钛的凝胶网格制备及光催化性能研究

以氨水、三氯化钛为原料,明胶为反应介质,采用凝胶网格沉淀法制备锐钛矿型二氧化钛纳米粒子,并用XRD、SEM对产品进行了表征,探讨了部分反应条件对产品粒径的影响。实验确定最佳制备条件为:明胶含量为14%、Ti3+浓度为0.6 mol/L、NH3.H2O浓度为0.8 mol/L,所得产物粒度均匀、大小可控、不易团聚。采用光催化降解实验讨论了催化剂用量、光源、脱色时间等因素对直接耐晒翠蓝染料降解率的影响。TiO2投加量为8 g/L、高压汞灯光照1 h时,直接耐晒翠蓝脱色率可达84.17%。     

微波辐照法制备氮掺杂二氧化钛空心球及其光催化性能

以聚（苯乙烯-丙烯酸羟乙酯）［P（St-HEA）］共聚微球为模板制备了二氧化钛空心球（TiO2HS）,采用微波法,以水合肼为氮源对空心球进行掺杂,制备了氮掺杂二氧化钛空心球（N-TiO2HS）。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外可见漫反射光谱分析（UV-vis DRS）等方法表征了N-TiO2HS的形貌、晶型及氮元素的掺杂状态,用重铬酸钾溶液模拟废水,研究了样品的光催化性能。实验结果表明,煅烧去除 P（St-HEA）微球模板,成功得到了TiO2HS。水合肼引入的氮元素以N3-的形态取代了TiO2晶格中O2-离子,形成O-Ti-N键,且掺杂后对TiO2HS的形貌和晶体结构影响不大。N-TiO2HS光催化性能优于TiO2HS,在紫外光下照射 2 h,N-TiO2HS降解重铬酸钾的催化效率为 95.8%,较TiO2HS提高了约25%。     

TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料的制备及光催化性能研究

以钛酸异丙酯为前驱体,采用水热合成法制备了TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品进行了详细的表征,并以罗丹明B作为模型污染物,研究了TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料作为光催化剂在紫外光照射下的光催化能力,结果表明TiO2/氮掺杂碳纳米管复合材料对环境污染物具有良好的降解能力。     

离子液体[C_6mim]Br中TiO_2气凝胶的制备

以钛酸四丁酯为前驱体,离子液体[C6mim]Br为催化剂及模板剂,在低温、常压条件下制备了TiO2气凝胶。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及N2吸附/脱附法对结构进行了分析。结果表明,TiO2气凝胶为锐钛矿晶体结构,平均孔径为9.7nm,比表面积为264.3m2/g,孔体积为0.513cm3/g。以活性蓝为模拟污染物,紫外汞灯为光源,研究了TiO2气凝胶的光催化活性。结果表明,TiO2气凝胶具有优于P25的光催化活性。     

Gd掺杂BiVO4纳米粉体的制备及其光催化性能

采用水热法制备了单斜相白钨矿结构的Gd掺杂BiVO4粉体。采用X-射线粉末衍射、扫描电子显微镜和紫外一可见吸收光谱对样品进行表征。研究了不同浓度Gd掺杂BiVO4纳米粉体的晶相组成、形貌和光催化性能的影响。结果表明,Gd掺杂BiVOt粉体在可见光下的催化活性优于纯相BiVO4粉体,Gd掺杂量为2％的样品对罗丹明B催化效果最佳,在100min内对罗丹明B溶液的分解率达98％。     

Ni2P微球的溶剂热合成与表征

以氯化镍作为镍源,无水乙醇和水作为混合溶剂,采用硬脂酸钠辅助的溶剂热法成功地制备了Ni2P微球.X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）分别对所制备样品的结构、形貌进行了表征.结果表明：所制备的Ni2P具有纯的六方相结构,形状为微球,其直径介于2～4μm之间.硬脂酸钠用量、反应温度、反应时间及溶剂配比等对样品尺寸、形貌及微球形成过程等均有一定的影响.通过对比实验得出Ni2P微球的最佳条件是硬脂酸钠的质量百分数为0.42%,VH20∶VEthanol=1∶1,反应温度为180℃,反应时间12h.     

Effects of hydrothermal temperatures on properties of magnetic titanate nanotubes

NiFe2O4 dopeded with magnetic titanate nanotubes(MTNT)were prepared by a hydrothermal method using magnetic nanoparticles TiO2/SiO2/NiFe2O4 as the precursor.The effects of hydrothermal temperatures on their composition,morphologies and magnetic properties of products were characterized by transmission electron microscopy(TEM),scanning electron microscopy(SEM),X-ray diffraction(XRD),vibration sample magnetometer(VSM)and energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS).The results show that the hydrothermal temperature has a significant impact on the morphology of the products.The MTNT is synthesized in the temperature range of 120-160 ℃ and the inner diameter of MTNT is about 3-10 nm,the wall thickness 4-12nm and the length 100-200 nm.The components of MTNT are Na0.8H1.2Ti3O7 and a little of anatase TiO2 and NiFe2O4.The ferrimagnetisms and magnetic hysteresis phenomena are shown in the prepared MTNT.The hydrothermal temperature has no clear effect on the magnetic properties in the range of 120-180 ℃.The visible-light photo-catalytic activity of the products decreases as the temperature increases.The decolorization of methylene blue is 94.6% by the MTNT obtained at 120 ℃ and the recovery rate of MTNT is more than 95 percent.The MTNT has excellent photocatalytic activity and is easy to recovery.     

液相沉积法制备掺银TiO2薄膜及光催化性能

为了提高TiO2薄膜光催化剂的活性,通过在氟钛酸铵、硼酸混合溶液中加入硝酸银,应用液相沉积法(LPD)制备了掺银TiO2薄膜.采用XRD、SEM、XPS、UV-vis等手段对其组成、表面形貌和结构进行了测试表征;并以甲基橙为模型物,进行降解实验评价Ag-TiO2薄膜的光催化性能.实验结果表明:硼酸/氟钛酸铵摩尔比为2～4,热处理温度为400℃,硝酸银掺杂量为0.03 mol/L时,Ag-TiO2薄膜具有良好的锐钛矿相晶型,同时具有较高的光催化性能.     

分级结构纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

采用水热合成法,以Zn(CH3COO)2.2H2O和NaOH为原料,糊精为形貌控制剂,在120℃条件下合成了纳米ZnO样品.利用粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜对所合成的ZnO样品进行了结构和形貌的表征.分析结果表明,所合成的ZnO样品具有六方纤锌矿结构,且样品中含有大量由ZnO纳米片组装而成的"花状"分级结构纳米颗粒,花状分级结构中纳米片的平均厚度约50 nm.光催化降解实验结果表明,所合成的花状分级结构纳米ZnO具有很好的光催化性能.     

液位沉降法制备 Ti O2薄膜及其性能研究

以钛酸丁酯为前驱液,无水乙醇为溶剂,乙酰丙酮为稳定剂,制备了 TiO2溶胶,采用液位沉降法在清洁的玻璃衬底上镀制TiO2薄膜。研究了添加剂聚乙二醇（1000）、p H、衬底温度对 TiO2溶胶在玻璃基板上附着性的影响;研究了液位沉降速度、容器倾角以及溶胶附着性对TiO2薄膜厚度的影响。考察了TiO2薄膜的表面形貌、晶相、光催化性能。结果表明,采用PEG与 Ti4＋的质量比为1,不调节pH的TiO2溶胶,在沉降速度为7 cm/min ,容器倾角为30°所制得的TiO2薄膜的光催化性能最好,光照3 h时其光催化降解率高达52.1％。     

液相合成不同形貌的Cu_2O微晶

以乙酸铜为铜源,L-抗坏血酸为还原剂,采用简单的液相反应制备不同形貌的Cu2O微晶,并进行了表征。考察了温度、反应物浓度、表面活性剂种类等条件对Cu2O微晶粒径及形貌的影响,初步探讨了Cu2O微晶的生长机理。实验结果表明:通过改变表面活性剂的种类,可以选择性地制备出不同形貌的Cu2O微晶。以PVP为表面活性剂时制备的是直径约为1μm的Cu2O微球,以PEG为表面活性剂时制备的是边长约为700 nm的Cu2O立方体。     

金红石TiO_2-CNTs粉体的制备及光催化性能

利用微波等离子体技术,对钛铁矿进行了还原并获得金红石型TiO2-CNTs复合粉体.通过XRD和SEM分析了不同制备条件对产物的影响,研究了不同条件下制备的复合粉体对甲基橙光降解效率.结果表明,该方法制备出的复合粉体在可见光和紫外光下都具有较强的光催化效果,纳米碳管的结构和含量对光催化效率有较强的影响.     

模拟光催化浮床处理甲基橙及二沉池出水研究

利用负载TiO2光催化膜的石英短管设计了一种简单的模拟光催化浮床反应器,并以模拟废水甲基橙溶液的脱色率为指标探讨了煅烧温度、负载层数、循环利用次数对该光催化反应器性能的影响。结果表明,负载3层TiO2光催化膜、600°C煅烧70min的石英短管性能最好,并且在循环20次后催化性能基本未发生变化。利用SEM、XRD对石英短管上的TiO2膜进行了表征,发现TiO2光催化膜均匀致密地涂覆在石英短管上,3层膜的厚度约1μm。用该反应器对上海市某城市污水厂二沉池出水进行了降解性能的研究。结果表明,该反应器对二沉池的出水具有比较好的处理效果,6h内TOC、CODCr、UV254的去除率分别为41.25%、78.26%、87.12%。另外,利用FT-IR光谱分析了二沉池出水在光催化前后官能团的变化情况。