金属离子掺杂对TiO2光催化性能的影响研究

锐钛矿型的TiO2具有光催化性能,在其制备过程中掺入杂质离子是改善其光催化性能的重要方法.采用不同的掺杂将会不同程度的改善其光催化活性.阐述了碱金属离子、过渡金属离子、贵金属离子、稀土离子等金属离子掺杂纳米TiO2光催化性能的影响.     

氮掺杂TiO2可见光光催化研究进展

实现TiO2的可见光催化一直是光催化领域的热点和难点。近年来,掺氮TiO2由于在可见光区具有较好的光催化活性引起了科研工作者的关注,本文详细介绍了掺氮TiO2的制备方法、掺杂的氮的化学态和可见光响应机理的情况,对未来的发展趋势作了预测。     

V掺杂TiO2纳米粒子的制备及其光催化研究

溶胶-凝胶法制备5at.％V掺杂的TiO2和纯TiO2,然后在500℃煅烧6 h。 XRD谱图显示,样品均是锐钛矿型TiO2,还有一些无定型成分,平均晶粒大小分别为6.8 nm和9.7 nm。 TEM照片显示的纳米粒子大小分别在8.0-18.7 nm和21.6-30.2 nm范围内,比XRD计算结果大,这是因为样品未能充分分散所造成。 EDS谱图显示V的掺杂量是6.5at.％,红外光谱也证实V元素的存在。拉曼光谱表明, V元素均匀地分散在TiO2中。 Rh. B的光催化降解实验表明, V掺杂TiO2的光催化效率比纯TiO2低,这是由于较高的掺杂浓度导致电子-空穴复合中心增加,从而降低光催化效率。     

钒镧共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2光催化剂,用V、La进行共掺杂改性,以甲基橙为目标降解物,研究了不同掺杂量下催化剂的光催化活性,并利用XRD、UV-Vis等表征手段对催化剂进行了表征.结果表明,共掺体系的最佳掺杂量为n(V)n(TiO2)=0.05%,n(La)n(TiO2)=0.05%.此掺杂量下的TiO2粉体对甲基橙有良好的降解效果,反应12 min降解效率达到99.6%,优于同等条件下制得的纯TiO2粉体.     

稀土La2O3掺杂对TiO2光催化性能的影响

本文通过对稀土氧化镧不同掺杂量,不同锻烧温度的样品光催化活性的研究显示,适量的稀土氧化镧掺杂有利于提高TiO_2的光催化活性;而关于稀土镧提高TiO_2光催化活性的机理有异于有关报道。     

La掺杂纳米TiO2的制备及其节能灯光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的纳米TiO2光催化剂并对其进行了XRD物相分析。以节能灯为光源,考察了催化剂组成、催化剂加入量、反应温度等对其光催化降解亚甲基蓝性能的影响。结果表明:La的掺杂能明显提高纳米TiO2在节能灯照射下的光催化活性。其中,La0.5/TiO2的催化效果最佳,当反应温度40℃,催化剂加入量0.625g/L,反应液pH值5.33时,4h的降解率可达97.71%。XRD分析结果显示,La的掺杂抑制了锐钛矿向金红石晶型的转变,细化了晶粒。     

硫铁共掺TiO2水热合成及其光催化性能的研究

以TiC14为钛源,FeCl3和硫脲为掺杂剂,分别在不同温度下水热反应2h制备硫和铁共掺杂的纳米TiO2,采用XRD、可见分光光度计对样品进行表征,并以在可见光激发下纳米TiO2对甲基橙光催化降解体系评价其光催化活性.结果表明,水热温度在160℃以上时,硫铁的共掺杂能促使锐钛矿晶粒的形成.金红石TiO2与少量的锐钛矿TiO2混合能有效提高光催化性能,其中以水热温度为170℃的共掺样品的催化效果最好.     

燃烧合成Ag、La掺杂纳米TiO2及光催化性能研究

采用燃烧合成法制备了Ag、La掺杂纳米TiO2.XRD实验表明,La掺杂TiO2为单一相锐钛矿结构,Ag掺杂TiO2中出现了少量金红石相,与未掺杂纳米TiO2比较,Ag、La掺杂使TiO2晶体粒度更小,约8 nm.TEM实验表明,产物粒度分布均匀.用掺杂纳米TiO2降解罗丹明B,研究了元素掺杂量对TiO2催化性能的影响.结果表明,当Ag和TiO2摩尔比为1∶150、La和TiO2摩尔比为1∶75时,两种材料的催化能力最好,均优于未掺杂TiO2.比较Ag、La掺杂TiO2的催化性能,La掺杂TiO2的催化能力更强,在实验条件下,紫外光照射1.5 h,罗丹明B的降解率为99.0%.     

硅掺杂和硅钒共掺杂对TiO2光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了一定厚度(约120 nm)的掺硅TiO2薄膜,在配制原始溶液时,所用钛酸四丁酯、正硅酸乙酯、乙醇、水和硝酸的摩尔比为1∶y∶25∶1∶0.2.用扫描电子显微镜观察其表面形貌,用X射线衍射表征其结构.以甲基橙溶液为体系,考察掺杂后TiO2薄膜的光催化性能.结果表明当y≤0.3时,随硅掺入量的增加,TiO2薄膜的光催化性能提高;当y>0.3时,硅的掺入使TiO2薄膜的光催化性能降低.另外,用相同方法制备了钒硅共掺杂的TiO2薄膜,发现钒硅共掺杂可以进一步提高TiO2的光催化性能.     

自燃烧法合成氮、铁共掺杂TiO2及其可见光光催化活性

以硫酸钛、硝酸铁、尿素为原料,采用自燃烧法制备了氮、铁共掺杂的纳米TiO2粉体.XRD结果显示氮、铁共掺杂的纳米TiO2主要为锐钛矿相.当氮、铁共掺杂时,二氧化钛光谱吸收红移至可见区.XPS结果表明:铁进入TiO2的晶格中形成浅势,氮则取代氧原子形成了N-Ti键,它们的形成降低了二氧化钛的带隙,从而提高了可见光区的光催化能力.当氮、铁对钛的物质的量比分别为0.5%和0.6%时,其在可见光下降解亚甲基蓝的降解率分别是单掺杂和纯TiO2的1.4和3倍.     

Fe3+掺杂TiO2光催化自洁玻璃的研制

采用溶胶—凝胶法和浸渍提拉法在普通钠钙玻璃表面负载了一层纯TiO2。膜或掺杂不同量的Fe3 件的TiO2膜，经灼烧后制备了具有自洁功能的新型玻璃。通过以邻苯二酚紫作为有机污染模拟物的光催化对比实验发现，掺杂适量的Fe3^ 件可以有效的提高光催化效率，过量掺杂则反而降低光催化活性，最佳掺杂量约为1．5%。掺杂1．5％的Fe3^ 件后，紫外一可见吸收光谱的吸收峰增强了大约1倍，而且吸收范围红移了大约30nm。同时对灼烧温度和灼烧时间进行了研究，确定了较优化的制备条件。     

N掺杂纳米TiO2的快速合成及其光催化活性研究

以一种简单的方法快速合成了N掺杂的纳米TiO2粉末,通过X-射线衍射、紫外-可见漫反射等方法对样品进行了分析和表征。以亚甲基蓝溶液为目标污染物,研究了复合催化剂的光催化活性。结果表明,N元素的掺杂有效提高了纳米TiO2的光催化活性。     

气相火焰燃烧合成锌掺杂TiO2纳米晶的光催化性能

以四氯化钛和乙酰丙酮锌为原料,采用气相火焰燃烧合成锌掺杂TiO2纳米晶,利用XRD, XPS和ICP-AES研究了纳米晶结构,考察了锌掺杂TiO2纳米晶在紫外光辐照下催化降解罗丹明B(Rhodamine B)的活性,探讨了光催化机理. 研究结果表明,掺杂相锌主要分布在TiO2表相,并形成均匀分散的ZnO团簇;燃烧过程中锌掺杂对纳米TiO2的晶相组成及晶粒尺寸影响不大. 当掺杂量为0.21%(mol)时,样品具有最高的光催化活性. 光催化机理分析表明,TiO2与ZnO不同的能带位置使光生载流子能够有效分离,改善了纳米TiO2光催化活性.     

铁掺杂TiO2纳米粉光催化降解酸性刚果红

采用水热技术制备了铁掺杂TiO_2光催化剂,并用SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征;以紫外灯(λ=254 nm)作为光源、酸性刚果红为目标降解物进行光催化性能的研究。SEM表征结果:自制的催化剂粉末由直径为2～3μm的TiO_2微米球形成,各微米球由八面体型的TiO_2纳米晶体(晶体长度1.0～1.5μm)自组装所成,形成八面体的三角形边长200 nm左右。XRD表征结果说明:所得光催化剂粉末为锐钛矿相TiO_2(即A-TiO_2),在其3种晶相中(锐钛矿相、金红石相和板钛矿相)中有最好的光催化性能。FT-IR结果表明:所制的TiO_2结构中存在大量的—OH,预计它有较高的光催化活性。光催化实验表明:掺杂离子提高了TiO_2光催化性能,Fe~(3+)掺杂量为6%(摩尔分数,下同)的TiO_2的光催化性能最好;在室温下,催化剂加用量1.2 g/L、降解时间10 min时,对60 mg/L酸性刚果红溶液(pH=6)的降解率达到82.73%。     

不同金属离子掺杂对TiO2选择性氧化光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛光催化剂,通过在基材中加入金属离子,对TiO2进行改性,研究以30 mg/L甲基橙与100 mg/L重铬酸钾为降解模型,掺杂不同价态离子对催化剂选择性氧化光催化性能的影响。实验结果表明：掺入低价离子的催化剂的氧化性提高并且还原性得到有效的抑制,有较强的选择性氧化光催化活性。     

Si掺杂TiO2光催化材料的制备、活性及其机理

采用两步溶胶-凝胶法制备了Si掺杂TiO2(Si:TiO2)粉体,通过X射线衍射、热重-差热分析和X射线光电子能谱表征了Si:TiO2粉体样品的晶相及表面结构,以甲基橙为目标物考察了Si掺杂TiO2的光催化活性.研究发现:Si:TiO2粉体在水中降解有机物时,比纯TiO2粉体具有更高的光催化活性;Si:TiO2粉体具有...     

稀土Ho掺杂TiO2纳米晶的光催化性能研究

采用酸催化的溶胶.凝胶法制备出了具有高光催化活性的稀土Ho掺杂TiO2纳米晶光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,从表观降解率和TOC去除率两个指标评价了样品在不同焙烧温度、Ho掺杂量和反应气氛下的光催化活性.结果表明,在光催化降解甲基橙的试验中,500℃焙烧制得的0.5%Ho-TiO2样品表现出最佳的光催化活性,其降解速率比同等条件下制得的纯Ti02提高了3.31倍.光催化反应进行15min后对甲基橙的表观降解率达99.85%,反应进行30 min后对甲基橙水溶液TOC的去除率为79.61%,TOC的去除效果滞后于色度的去除.不通空气时,样品对甲基橙的降解率最差,降解速率明显滞后于通空气和氧气的情况且通氧气的降解效果更好.     

N掺杂介孔TiO2的制备及光催化性能研究

以十六烷三甲基溴化铵(CTAB)为模板,通过水热法与煅烧处理结合的方法合成高度分散和尺寸均匀的纳米介孔TiO2球.通过扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、N2脱附吸附、紫外可见漫反射光谱(DRS)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对介孔材料进行表征.结果表明,当氮掺杂浓度为2.0％时,介孔TiO2粒径较小(11.7 nm),孔径较大(9.0 nm),比表面积大(142.4 m2/g),禁带宽度较低(2.92 eV),氮掺杂相对含量可达到1.96at％(氮掺杂的固体TiO2仅为0.36at％),对可见光吸收能力明显增强,对罗丹明B降解效果最佳,3 h可达83％以上.     

Au掺杂水热均匀沉淀高温制备TiO2的光催化性能

向水热均匀沉淀、800℃焙烧制得的高活性、易分离TiO2（TiO2-800）中掺杂金（Au）,以光催化降解活性艳红染料X-3B作为模型反应,考察了掺Au量、制备条件、Au的价态等对Au／TiO2-800光催化性能的影响。结果表明,氨水作为沉淀剂,200℃焙烧的0．5％Au／TiO2—800的光催活性较TiO2-800有较大提高,染料X-BB的降解率由93％提高到了100％。还原实验显示,0．5％Au／TiO2-800表面存在的离子态Au能有效提高TiO2-800光催化活性。     

掺铁TiO2催化剂的制备及其光催化降解苯酚性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺铁TiO2（Fe—TiO2）,用XRD,DRS,SEM等方法对其进行了表征铁离子抑制TiO2晶粒的生长,使TiO2纳米品的粒径变小。以Fe—TiO2为催化剂,分别以紫外灯和太阳光为光源光催化降解苯酚。研究表明,Fe—TiO2对苯酚光催化降解效率随Fe掺杂量的增加而提高。当Fe掺杂量达到01wt％时,Fe-Ti02舢V和Fe—TiO2／太阳光催化降解苯酚效率分别达到85.8％和70．9％。