高吸附性负载型TiO2光催化材料的制备与结构性能表征

采用分子吸附沉积工艺制备了活性炭纤维基TiO2光催化材料,利用SEM、XRD、BET比表面及紫外可见吸收光谱(Uv-vis)表征了该材料的结构与形貌、TiO2的晶体结构、比表面积及紫外吸收性能.实验表明活性炭纤维丝上已大规模地负载了厚约100nm的TiO2颗粒膜,沉积的TiO2颗粒尺寸小于100nm,纤维丝间保留的空间可使紫外辐射进入光催化剂内部,形成一个具有三维结构的光催化空间;800℃以下焙烧处理,均可获得唯一的锐钛矿相TiO2;负载TiO2颗粒膜后,光催化剂的比表面积可达321.4m2·g-1,具有很强的吸附能力.试验考察了制备的光催化材料对亚甲基蓝的光催化降解过程,显示了较高的光催化活性,连续试验中展示了很好的稳定性.     

改性芋叶柄基活性炭的制备及表征

采用H_2O_2-HNO_3混合液对芋叶柄基活性炭进行轻度表面氧化改性,再利用表面负载离子的方法对其表面负载Cu~(2+),制备负载铜芋叶柄基活性炭。以亚甲基蓝脱色率为评价指标,分析2次改性过程对芋叶柄基活性炭吸附性能的影响,利用低温N_2吸附、傅里叶红外光谱(FT-IR)等实验技术,对芋叶柄基活性炭的孔结构与性能进行表征与分析。结果表明,经氧化改性后芋叶柄基活性炭的比表面积及孔径增大,BET比表面积为922.600m2/g,孔容0.068cm3/g,孔径18.471nm,对亚甲基蓝脱色率为74.38%。经2次改性后负载铜芋叶柄基活性炭对亚甲基蓝脱色率达93.44%,吸附能力得到进一步提高。     

Fe_3O_4/Ce~(3+)-TiO_2复合光催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸铈为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的Ce3+掺杂TiO2溶胶,其凝胶经不同温度煅烧3 h后制得Ce3+掺杂量不同的TiO2粉体。用XRD对TiO2进行了测试对比分析,以紫外光为光源,亚甲基蓝溶液为模拟有机染料废水,研究了TiO2的光催化性能。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的纳米Fe3O4水基磁流体,再与Ce3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性Ce3+掺杂TiO2,研究了其对亚甲基蓝的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,TiO2凝胶热处理温度、Ce3+掺量、TiO2晶型及Fe3O4负载量对亚甲基蓝的光催化活性均有影响。掺Ce3+量为1%,热处理温度650℃的Ce3+掺杂TiO2粉体光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/Ce3+-TiO2对亚甲基蓝的降解率8 h时达到90.3%,磁分离回收率达96.8%。     

钒-氮共掺杂TiO_2/凹凸棒复合光催化材料表征及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了钒-氮共掺杂TiO2/凹凸棒复合光催化材料,采用TEM、XRD、BET及UV-Vis漫反射吸收光谱对其性能进行了表征。在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液为目标降解物,对复合光催化材料光催化性能进行评价,复合光催化材料投入到亚甲基蓝溶液中饱和吸附,在40mg/L的亚甲基蓝溶液中,复合光催化材料投加量为1g/L,在800W氙灯下反应6h后,对亚甲基蓝的降解率为84%;重复反应4次,光催化降解变化不大;静置40min后,完成沉降,实现回收。     

活性炭负载TiO2复合光催化剂的光催化活性研究

采用水热法将TiO2负载在不同活性炭上形成复合光催化剂,通过SEM和XRD对所得复合催化剂进行表征,并对亚甲基蓝(MB)进行光催化降解。结果表明:复合光催化剂具有很高的光催化降解率,其中椰壳活性炭载体优于煤质活性炭载体。负载的TiO2均为锐钛矿晶型,晶粒发育较完善、粒径小、分布均匀。TiO2负载量的提高未能改变光催化活性,反而降低了复合光催化剂的吸附能力。煅烧处理可以进一步提高光催化活性。     

氧化钼/活性炭纤维复合材料的制备

以纸巾为原材料,通过CO2物理活化法制备活性碳纤维,再采用浸渍和煅烧的方法制备负载在活性炭纤维上的氧化钼(MoO2/ACFs)。经扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对样品进行表征,结果表明在活性炭纤维载体上合成微米尺度的MoO2颗粒。对制备的材料进行光催化性能的研究,结果表明,500℃下煅烧1h制备的MoO2/90%ACF的试样对亚甲基蓝的降解率最大。     

以四氯化钛和钛酸四丁酯为前驱体的TiO2/C杂化气凝胶光催化性能比较

采用一步溶胶-凝胶法,以四氯化钛、钛酸四丁酯为钛基前驱体,间苯二酚、糠醛为有机相前驱物,制备出TiO2/有机杂化湿凝胶。湿凝胶经溶剂交换、超临界干燥、高温炭化等处理得到TiO2/C杂化气凝胶。利用X射线衍射、透射电子显微镜及N2吸附-脱附等方法对气凝胶的晶型结构、微观形貌及孔结构分布进行表征。通过对亚甲基蓝的光催化降解考察样品的光催化性能。结果表明,钛源前驱体种类及其浓度对亚甲基蓝的光催化降解效率影响较大。相对于以钛酸四丁酯为钛源制备的TiO2/C杂化气凝胶,以四氯化钛为钛源制备的TiO2/C杂化气凝胶对亚甲基蓝的光催化效果更好。以四氯化钛为钛源,以TiO2计的钛源与碳源质量之比为0.38时所制样品具有最佳的性能,其最大平均孔径为7.8nm,最大介孔孔容为0.40 cm3/g,180 min对亚甲基蓝光催化降解率达99.6%。     

Mn掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Mn掺杂TiO2负载竹质活性炭纤维(Mn/Ti-BACF)光催化复合材料,利用扫面电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等考察了Mn掺杂量对Mn/Ti-BACF复合材料结构和可见光光催化性能的影响。结果发现,Mn掺杂改善了TiO2在竹质活性炭纤维表面的负载;Mn离子的掺杂并没有改变样品基材的碳网结构,也未出现新的Mn—O的特征吸收峰。随着Mn掺杂浓度的增加,Mn/Ti-BACF样品中TiO2粒径逐渐减小,可见光下的吸光度先增加后减少。当n(Mn)∶n(Ti)=1∶200时,样品在可见光下对亚甲基蓝的降解率达到了97.7%。     

镧掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土La离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(La-TiO2),通过XRD、PL、UV-Vis对La-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,研究了不同热处理温度及不同La掺杂浓度的(La-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,La离子的掺入拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合,提高了TiO2的光催化性能。La的掺杂量为n(La)∶n(TiO2)=1∶200,热处理温度为600℃条件下制备的样品对亚甲基蓝的降解率为96.6%,显著高于Degussa P25(58.62%)。     

锌掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备了锌掺杂TiO2粉体(Zn-TiO2),采用XRD、TEM、UV-Vis、PL等方法对其进行表征和分析。结果表明,Zn掺杂降低了TiO2的相转变温度,拓展了TiO2对可见光的吸收范围,有效地抑制了光生电子-空穴对的复合。光催化降解亚甲基蓝(MB)的实验表明,n(Zn)∶n(Ti)=0.045,400℃烧结的Zn-TiO2粉体具有最佳光催化性能,在普通日光灯下对亚甲基蓝的降解率达95.77%,明显优于德国Degussa公司生产的P25纯TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解率44.95%。     

Low-temperature preparation and microwave photocatalytic activity study of TiO2-mounted activated carbon

TiO2 thin films were deposited on granular activated carbon by a dip-coating method at low temperature (373 K), using microwave radiation to enhance the crystallization of titania nanoparticles. Uniform and continuous anatase titania films were deposited on the surface of activated carbon. BET surface area of TiO2-mounted activated carbon (TiO2/AC) decreased a little in comparison with activated carbon. TiO2/AC possessed strong optical absorption capacity with a band gap absorption edge around 360 nm. The photocatalytic activity did not increase when the as-synthesized TiO2/AC was thermally treated, but was much higher than commercial P-25 in degradation of phenol by irradiation of electrodeless discharge lamps (EDLs).     

炭表面改性对负载型TiO_2/活性炭复合光催化剂性能的影响

采用HNO3、H2O2和O3对商品活性炭进行表面改性处理,考察了改性处理对活性炭表面基团、负载TiO2以及所形成的TiO2/活性炭复合光催化剂性能的影响。利用傅里叶红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)及氮气吸附等手段对材料进行了表征。结果表明,3种改性方法均可有效提高活性炭载体表面的含氧官能团数量,但是对活性炭的比表面积和孔容影响不大;H2O2和O3对活性炭载体改性后可以提高对钛前驱体的吸附性能,HNO3改性有利于TiO2颗粒在活性炭表面的分散。使用改性后的活性炭作为载体制备的TiO2/活性炭光催化降解甲基橙的性能均高于未改性的TiO2/活性炭催化剂,其中以HNO3改性后的TiO2/活性炭活性最高。     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜的制备及表征

在聚丙烯腈(PAN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系中加入钛酸四丁脂水解溶胶,通过静电纺丝技术得到纳米纤维膜,经预氧化、炭化、活化制备出TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、X射线能谱、热分析、傅里叶红外光谱、X射线衍射以及测定Zeta电位和表面接触角等手段对TiO2/活性炭复合纳米纤维膜进行表征。结果表明,当V(PAN)∶V(DMF)∶V(Ti(OH)4)溶胶=3∶17∶3时,可制得纤维直径为600～700nm的TiO2/活性炭复合纳米纤维膜。纳米TiO2在TiO2/活性炭复合纳米纤维膜中分布均匀,晶型结构易于控制;TiO2/活性炭复合纳米纤维膜有较强的光催化活性和吸附活性,可以作为环境功能材料使用。     

TiO2/Ag型抗菌活性碳纤维的制备和性能表征

采用涂覆和焙烧的简便方法,将载银二氧化钛(TiO2/Ag)均匀地沉积在活性碳纤维表面.利用扫描电镜、氮气吸脱附等对活性碳纤维结构进行表征,研究发现活性碳纤维的微孔结构、活性碳纤维的高吸附性能基本保持不变.利用改良抑菌圈法研究了这类TiO2/Ag活性碳纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌和链球菌的杀灭效果.结果表明,因Ag和TiO2相互协同作用,TiO2/Ag活性碳纤维的抗菌性大大提高,当Ag含量为0.5%时,在37°C培养4小时后,TiO2/Ag活性碳纤维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌就有很强的抗菌能力.由于TiO2特殊的光催化特性,使TiO2/Ag活性碳纤维不仅适用于水的净化抗菌处理,更适用于空气的净化抗菌处理.     

Polyoxometalate-assisted synthesis of TiO2 nanoparticles and their applications in aqueous hybrid electrochemical capacitors

A mild hydrolysis method was proposed to synthesize TiO(2) nanoparticles (NPs), in which polyoxometalate adjusted the hydrolyzation reaction rate and controlled the size of TiO(2). The resultant TiO(2) NPs were fully characterized via XRD, SEM, TEM, XPS. The electrochemical investigations demonstrated that the as-obtained TiO(2) NPs delivered higher specific capacitance than that of bulk and commercial samples in lithium-ion aqueous solution. Furthermore, the charge storage mechanism of TiO(2) NPs was also studied. More importantly, the aqueous hybrid capacitors based on activated carbon (AC) and TiO(2) were constructed and their electrochemical performance were fully investigated in aqueous solutions.     

TiO2/ACF光催化再生复合材料的研究进展

总结近年来在TiO2与活性碳纤维复合光催化剂的合成方法、结构与性能,及对室内挥发性有机物光催化降解方面的研究,分析TiO2/ACF复合光催化剂对有机物吸附、富集、光催化、原位再生的过程,探讨活性碳纤维吸附材料对提高TiO2光催化剂量子产率的作用机制,认为低浓度污染物在催化剂表面的吸脱附速率提高是TiO2/ACF复合光催化剂具有较高降解能力的关健因素.     

活性炭负载TiO2光催化材料的研究

活性炭(AC)及活性炭纤维(ACF)作为光催化剂载体具有较高的比表面积和较强的吸附性能,可以有效提高负载型光催化剂TiO2/AC和TiO2/ACF对有机污染物的光催化降解效率.首先介绍了TiO2光催化剂的结构特性以及各种掺杂改性方法,对负载型TiO2/AC及TiO2/ACF光催化剂的各种制备方法进行了详细评述.在此基础上,讨论了影响有机污染物光催化降解性能的重要因素,指出了负载型TiO2光催化材料研究中有待解决的问题和发展方向.     

Nanostructured TiO2-coated activated carbon composite as an electrode material for asymmetric hybrid capacitors

A nanostructured TiO2-coated activated carbon (TAC) composite was synthesized by a modified sol-gel reaction and employed it as a negative electrode active material for an asymmetric hybrid capacitor. The structural characterization showed that the TiO2 nano-layer was deposited on the surface of the activated carbon and the TAC composite has a highly mesoporous structure. The evaluation of electrochemical characteristics of the TAC electrode was carried out by galvanostatic charge/discharge cycling tests and electrochemical impedance spectroscopy. The obtained specific capacitance of the TAC composite was 42.87 F/g, which showed by 27.1% higher than that of the activated carbon (AC). The TAC composite also exhibited an excellent cycle performance and kept 95% of initial capacitance over 500 cycles.     

TiO2/活性炭复合体超临界沉淀法制备及其光催化性能

以活性炭为载体、超临界二氧化碳为流体、钛酸丁酯为前驱体,用超临界流体沉积法制备TiO2/活性炭（TiO2/AC）复合体。用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、比表面积分析（BET）、热重-差热（TG-DTA）对TiO2/AC进行表征。以紫外灯为光源,偶氮类染料亚甲基蓝为标准降解物,考察TiO2/AC复合体的光催化...     

新型磁性离子交换吸附TiO_2@Fe_3O_4/聚吡咯树脂复合材料制备及其吸附性能

首先采用溶胶-凝胶法制备TiO_2@Fe_3O_4核壳结构的磁性纳米粒子,然后与聚吡咯(PPy)采用原位聚合法制备TiO_2@Fe_3O_4/PPy磁性离子交换吸附剂。通过TEM、SEM对样品的形貌及粒径进行表征,用XRD表征分析物相,FTIR表征样品的表面性质,用VSM测定磁性能,由紫外-可见分光光度计测定吸光度,并对孔雀石绿溶液进行吸附性能测试。结果表明,PPy与TiO_2@Fe_3O_4纳米粒子复合后形貌未变,团聚现象明显改善,磁强度为5.384emu·g~(-1),具有超顺磁性。在pH=7,温度为298K条件下,用0.05g TiO_2@Fe_3O_4/PPy吸附剂对25mL 20mg·L~(-1)孔雀石绿溶液(MG)进行吸附,饱和吸附容量为312.50mg·g~(-1),且30min内去除率可达到99.1%。与活性炭相比较,TiO_2@Fe_3O_4/PPy磁性离子交换吸附树脂可以进行大面积动态交换与吸附,吸附性能优于活性炭。