自制锐钛矿型TiO_2对苯乙酮的光催化降解动力学研究

研究了在不同反应条件下以自制锐钛矿型的掺铁TiO2晶体粉末对苯乙酮的光催化降解的动力学过程。结果表明:可见光照射下,在苯乙酮溶液质量浓度为0.8 g/L、溶液调节为碱性(pH≥10)、自制TiO2催化剂(掺摩尔分数为5%的Fe3+)的质量浓度为1.6 g/L、室温的条件下,苯乙酮的光催化降解的表观反应速率常数k最大,拟合可见光下铁掺杂TiO2降解苯乙酮为一级反应。     

改性A-TiO2制备及其可见光催化降解酚红

用水热法制备了TiO₂粉末,试样经X射线衍射(XRD)和傅立叶交换红外光谱(FT-IR)表征,研究了TiO₂粉末对酚红的降解过程,探索影响光催化效率的最佳条件。结果表明,TiO₂晶相为单一的锐钛矿型,即制备了A-TiO₂,在1 600和3 400 cm^-1处的吸收表明粉末中有大量羟基(OH)存在。掺适量铁导致A-TiO₂的吸收波长产生了"红移现象",即扩大了催化剂对光谱的吸收范围。当A-TiO₂中的掺摩尔分数为3%铁时,经40 W白炽灯照射60 min,比不掺铁的A-TiO₂催化效率提高了37.4%。光催化的最佳条件为:酚红溶液初始质量浓度45 mg/L、溶液pH为7、掺摩尔分数为3%铁的A-TiO₂的质量浓度为2.0 g/L、室温18℃下40 W白炽灯照射60 min,酚红的最大降解率为44.49%。     

镍掺杂对二氧化钛光催化性能影响的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛以及不同掺镍量的TiO₂纳米粒子(原料中Ni∶TiO₂的摩尔分数为1%、3%、5%、7%、9%)。用紫外光照射甲基橙溶液的光催化降解实验研究了掺镍对二氧化钛光催化剂催化效率的影响，试验结果表明,当用n（Ni）∶n（TiO₂）＝5%的Ni(NO₃)₂溶液进行镍掺杂时，制得的TiO₂催化剂光催化效率最高，但与纯TiO₂相比，镍掺杂会减弱TiO₂的光催化效率。X射线衍射分析表明，未掺杂的TiO₂以锐钛矿和金红石两种晶型混合存在，镍掺杂后TiO₂的晶型几乎全为锐钛矿。镍掺杂后会减小TiO₂粒子的尺寸，增大其比表面积。     

铯离子掺杂对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为主要原料,采用溶胶–凝胶法在载玻片上制备了透明的掺Cs+的TiO2薄膜。利用紫外–可见光吸收光谱和X射线衍射对薄膜进行表征,分析了Cs+掺杂对TiO2薄膜吸收光谱的影响。以光催化大肠杆菌为对象,考察了Cs+掺量和退火温度对TiO2薄膜光催化杀菌性能影响。结果表明:Cs+掺杂使得TiO2薄膜对紫外–可见光的吸收增大,TiO2薄膜吸收带边发生红移。当退火温度为550℃时,掺Cs+量为0.3%(摩尔分数)的TiO2薄膜的光催化活性最高,杀菌率达到了97.18%。     

Studies on the photocatalytic kinetics of acetophenone degraded with home-made anatase TiO2

研究了在不同反应条件下以自制锐钛矿型的掺铁TiO2晶体粉末对苯乙酮的光催化降解的动力学过程.结果表明:可见光照射下,在苯乙酮溶液质量浓度为0.8 g/L、溶液调节为碱性(pH≥10)、自制TiO2催化剂(掺摩尔分数为5％的Fe3+)的质量浓度为1.6 g/L、室温的条件下,苯乙酮的光催化降解的表观反应速率常数k最大,拟合可见光下铁掺杂TiO2,降解苯乙酮为一级反应.     

镁掺杂纳米氧化锌及其光催化降解酸性大红研究

以尿素和硝酸锌为原料,采用均匀沉淀法和水热法相结合的方法制备了纳米氧化锌。以酸性大红染料为目标降解物,对该光催化剂的性能进行了测试,运用透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对其晶体结构进行了表征。实验表明,该种方法制备的氧化锌对于酸性大红的光催化降解效率明显。当煅烧温度为450℃、尿素和硝酸锌的摩尔比为20:2、Mg掺杂摩尔分数为1.2%时,氧化锌的光催化效率最高。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

纳米TiO2（N）的制备及其可见光响应的研究

以纳米TiO2为原料,六亚甲基四胺(HMT)为掺杂N源,采用高能球磨法合成了纳米TiO2(N)粉末。利用XRD、FT-IR、UV-Vis光谱、纳米粒度仪和光催化降解实验对其进行结构及光催化性能表征。研究结果表明,经过氮掺杂的纳米TiO2主要为锐钛矿晶型,晶粒尺寸随球磨时间的增加呈变大趋势。对可见光具有良好的吸收性能,其吸收边红移至530 nm左右,禁带宽度减小至2.34 eV。当太阳光照射30 min时,亚甲基蓝溶液的降解率达88%以上,比未掺N的样品提高了7%,体现出良好的可见光催化特性。     

铁离子掺杂磁载TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了一种具有锐钛矿结构的新型磁载Fe(Ⅲ)掺杂纳米TiO2/SiO2/Fe3O4(FTSF)光催化剂.制备的FTSF粉体样品的颗粒尺寸为10～20nm,颗粒为复合包覆型结构.通过降解1×10-4mol/L甲基橙溶液表征了FTSF样品的光催化效率.结果表明:Fe(Ⅲ)的加入明显地增强了样品的光催化活性和可见光吸收能力,当Fe(Ⅲ)的含量为0.9%(摩尔分数),并在400℃煅烧3 h的FTSF粉体样品具有最佳光催化活性,对甲基橙溶液有较高的降解能力,在紫外光辐照90 min,甲基橙的降解率超过95%.利用样品的磁性特点可将其从被降解溶液中回收,回收率可达98%(质量分数),循环使用时光催化效率仍保持在80%,具有较好的应用前景. 品的颗粒尺寸为10～20nm,颗粒为复合包覆型结构.通过降解1×10-4mol/L甲基橙溶液表征了FTSF样品的光催化效率.结果表明:Fe(Ⅲ)的加入明显地增强了样品的光催化活性和呵见光吸收能力,当Fe(Ⅲ)的含量为0.9%(摩尔分数),并在400℃煅烧3 h的FTSF粉体样品具有最佳光催化活性,对甲基橙溶液有较高的降解能力,在紫外光辐照90 min,甲基橙的降解率超 95%.利用样品的磁性特点可将其从被降解溶液中回收,回收率可达9     

稀土元素铈对氧化锌形貌以及光催化性能的影响

为了进一步了解稀土元素铈修饰的氧化锌光催化剂的形貌特征和掺杂机理,通过将醋酸锌和硝酸铈溶液加入氢氧化钠溶液的共沉淀法合成了不同铈掺杂量的氧化锌光催化材料。采用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)等技术,分析了催化剂的结构特征。结果表明,随着铈含量的增加,氧化锌形貌从一维棒状向二维纳米片结构转变;当铈的掺杂量达到2%(质量分数)时,氧化锌变成了尺寸均匀的圆盘状纳米粒子,并通过甲基橙的光催化降解实验证明2%铈掺杂的氧化锌纳米粒子具有更优越的光催化活性和稳定性。     

辅助水热法制备Fe/ZnO复合光催化剂及其性能的研究

采用柠檬酸络合剂辅助水热法,制备了不同Fe掺杂浓度的(0%,1%,2%,3%和4%(摩尔分数))Zn O复合纳米光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)等测试手段对纳米Fe/Zn O的晶体结构、微观形貌和光吸收性能等进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模型污染物,在紫外光照下考察了纳米Fe/Zn O的光催化活性。经研究结果表明,该方法能成功地将Fe掺杂入Zn O晶体,并且当Fe的掺杂量大于1%时,Fe/Zn O样品对可见光区有明显的吸收。并且,Fe掺杂明显提高了Zn O的光催化效果,当Fe掺杂3%(摩尔分数)时,Zn O样品的光催化活性最高,在紫外光照射100 min后对MB的降解率可达到96.2%,较纯Zn O提高2.27倍。     

S掺杂TiO_2的第一性原理分析及光学性质研究

基于密度泛函理论的从头算方法,以锐钛矿TiO_2为研究对象,利用计算机模拟技术分析了S掺杂TiO_2的电子结构。用广义梯度近似法对优化后的理论模型进行单电子能量计算,到完整的和掺S的TiO_2晶体能带、总态密度(TDOS)以及分态密度(PDOS)图。分析了光学性质中的介电函数、吸收系数值。计算结果表明:TiO_2经掺杂后带隙变窄,掺杂后体系的介电函数向低能方向移动,具有优异的介电性能,掺杂体系的吸收边红移。S原子取代TiO_2中的O原子后,价带上方的杂质能级峰强较大,电子在该杂质能级上存在几率较大。在可见光催化实验中,可形成光生电子-空穴的捕获势阱,减小电子与空穴的复合几率,进而提高光催化效果。     

氮掺杂TiO2光催化降解气相有机物(苯/乙烯)及其作用机理

采用氨水浸渍法制备氮掺杂Ti O2,在掺氮前,对沉淀法制备的无定形Ti O2粉末进行不同温度的煅烧,考察样品的前处理温度对掺氮效果的影响。实验证明,氮掺杂对Ti O2的晶相组成、晶粒尺寸和比表面积影响很小,所制备的掺氮样品具有可见光吸收,其中又以120TN样品的可见光吸收最显著。可见光光催化反应实验结果表明,掺氮样品(120TN)对乙烯的转化率为14.6%,矿化率92.0%;对苯的转化率43.0%,矿化率32.3%。紫外光光催化实验结果表明该样品基本上维持了Ti O2的紫外光光催化活性。模拟太阳光催化实验表明,该样品比Ti O2的光催化活性有大幅提高。SPX测试表明,氮是掺杂在Ti O2的氧空位或该位置的间隙处。综合分析表明Ti O2掺杂氮的结构形式应为O-Ti-N结构。并探讨了氨水浸渍法中N氮掺杂Ti O2催化剂的形成过程。     

掺杂铁的纳米二氧化钛光催化降解邻硝基苯酚的研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(So l-gel)法制备了掺杂铁的纳米T iO2粉末。采用X光衍射仪对粉体的物相进行了表征。样品经500℃焙烧2h后,0.02%(摩尔分数)Fe3 -T iO2纳米粉末为单一的锐钛型结构。通过粉体对邻硝基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T iO2相比,Fe3 -T iO2的光催化活性有较大提高,当Fe3 的掺入量为摩尔比0.02%时催化活性最高。以高压汞灯为光源,邻硝基苯酚的初始浓度为50m g.L-1、催化剂0.02%(摩尔分数)-T iO2投加量为1.0g.-L 1时,邻硝基苯酚的光催化降解效果最好。     

Gd,B共掺杂改性TiO_2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。     

可见光响应Pt掺杂纳米TiO2的光催化氧化NOx性能

采用溶胶-凝胶法制备不同Pt掺杂比例的Pt-TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、UV-vis表征光催化剂结构,在紫外光及可见光下考察其对NOx的光催化氧化活性。结果表明,所制备的Pt-TiO2均为锐钛矿相,对NOx有明显的可见光降解效果,并且以Pt/Ti比为0.4%时,其光催化活性最高。与P25及TiO2相比,Pt-TiO2在紫外光及可见光下的光催化活性均有较大提高,其NO转化率明显提高,NO2选择性生成率明显降低,归因于Pt的掺杂引入了杂质能级并促进了催化剂的光生电子-空穴对的分离。     

Gd,B共掺杂改性TiO2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。     

掺杂镨的纳米二氧化钛光催化降解对硝基苯酚的研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(So l-gel)法制备了掺杂镨的纳米T iO2粉末。采用X光衍射仪对粉体的物相进行了表征。样品经500℃焙烧2h后,0.5%(摩尔分数)P r3 -T iO2纳米粉末为单一的锐钛型结构。通过粉体对对硝基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T iO2相比,P r3 -T iO2的光催化活性有较大提高,当P r3 的掺入量为摩尔比0.5%时催化活性最高。以高压汞灯为光源,对硝基苯酚的初始浓度为50m g.L-1、催化剂0.5%(摩尔分数)P r3 -T iO2投加量为1.0 g.L-1时,对硝基苯酚的光催化降解效果最好。     

掺杂镨的纳米二氧化钛光催化降解邻硝基苯酚的研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了掺杂镨的纳米T iO2粉末。采用X光衍射仪对粉体的物相进行了表征。样品经500℃焙烧2h后,0.5%(摩尔分数)Pr3 -T iO2纳米粉末为单一的锐钛型结构。通过粉体对邻硝基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T iO2相比,Pr3 -T iO2的光催化活性有较大提高,当Pr3 的掺入量为摩尔比0.5%时催化活性最高。以高压汞灯为光源,邻硝基苯酚的初始浓度为50m g.-L 1、催化剂0.5%(摩尔分数)Pr3 -T iO2投加量为1.0g.L-1时,邻硝基苯酚的光催化降解效果最好。