介观TiO2晶体材料的拓扑转变合成及其性能

以层状结构的钛酸盐HTO（H_4x/3Ti_2-x/3□ _x/3O₄?nH₂O）为原料,采用水热的方法合成了金红石型介观TiO₂晶体。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等测试手段,研究了反应温度对利用拓扑结构转变方式合成的金红石型介观TiO₂晶体材料的影响。结果表明,金红石型TiO₂晶体材料可以在反应体系pH为0.5的条件下得到,当反应温度升高到120 ℃时,形成了金红石型介观TiO₂晶体材料。以罗丹明B（RhB）为污染物模型进行了降解实验。结果表明,120 ℃时金红石型介观TiO₂晶体材料的光催化活性明显高于其他样品,主要是由于介观晶体具有较为特殊的电子传导特性,有助于电子与空穴的分离。染料敏化太阳能电池（DSSCs）实验结果表明,120 ℃时所形成的介观晶体结构有助于光生载流子的快速迁移,从而获得较高的电池特性。     

双金属MOF⁃74(Mg x Ni1-x )的制备及其对CO2/N2的吸附分离性能研究

以Mg、Ni为中心金属、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为模板剂,采用溶剂热法合成HP?MOF?74（Mg _x Ni_1-x ）（x=0.25、0.50、0.75）样品,以烟道气中CO₂和N₂为吸附质,考察了HP?MOF?74（Mg _x Ni_1-x ）样品在273 K和298 K下吸附分离CO₂/N₂的性能;通过静态容量法在273 K和298 K处测试了三种不同HP?MOF?74（Mg _x Ni_1-x ）样品上CO₂和N₂的等温线,并使用双位点Langmuir?Freundlich（DSLF）和单位点Langmuir?Freundlich（SSLF）模型对获得的实验数据集进行了拟合;根据理想吸附溶液理论（IAST）,估算了CO₂/N₂二元混合物的吸附选择性;使用Clausius–Clapeyron方程计算了等量吸附热（Q_st）。结果表明,在273 K和100 kPa的条件下,HP?MOF?74(Mg_0.50Ni_0.50)样品的CO₂吸附量为4.864 mmol/g;CO₂和N₂在HP?MOF?74(Mg_0.50Ni_0.50)样品上的吸附等温线分别与DSLF和SSLF模型十分吻合,说明CO₂的吸附行为是双孔位吸附,而N₂的吸附行为是单位点吸附;HP?MOF?74（Mg_0.25Ni_0.75）样品对CO₂的IAST吸附选择性为2 263,吸附量和选择性均优于传统吸附剂MOF?74材料;CO₂在HP?MOF?74（Mg _x Ni_1-x ）样品上的等量吸附热均高于N₂,说明CO₂在HP?MOF?74（Mg _x Ni_1-x ）样品上的表面自由结合能更高。     

热处理对锐钛矿/金红石混晶TiO2质量分数及光催化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备锐钛矿/金红石混合晶型TiO₂,通过晶体结构、表面形貌、元素组成以及光催化性能分析研究热处理对锐钛矿/金红石混晶TiO₂质量分数以及光催化性能的影响。实验结果表明:热处理温度升高以及保温时间延长都能促进锐钛矿向金红石转变,使金红石含量增加;混晶TiO₂的光催化性能高于单一的锐钛矿和金红石TiO₂;550 ℃保温3 h样品有最佳的光催化性能,其锐钛矿的质量分数为40%,金红石质量分数为60%,反应3 h后对罗丹明B的降解率达到84.1%。     

二维纳米片金红石TiO2的可控合成及光催化性能

采用水热法,低温条件下合成了二维纳米片状的金红石二氧化钛(TiO₂)半导体材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和表面光电压谱(SPV)研究了反应过程中HCl浓度对TiO₂材料的晶相、结晶性、形貌、粒径和光电性能等性质的影响。结果表明,HCl浓度为3、5、7 mol/L时分别合成了微球、纳米片和纳米棒状的金红石TiO₂;上述3种形貌的金红石TiO₂均显示了高于采用焙烧法得到的金红石TiO₂的光催化降解罗丹明B活性;与微球和纳米棒结构相比,纳米片金红石TiO₂具有更加优异的光催化性能。SPV结果表明,纳米片金红石TiO₂具有更高的光生电荷分离和迁移效率。     

H2O2修饰层状钛酸的离子交换性能

采用H₂O₂溶液处理层状钛酸H_1.07Ti_1.73O₄·H₂O（HTO）,对其实现H₂O₂插层改性。H₂O₂分子进入到层状钛酸的TiO₆八面体层间,并与层中Ti⁴⁺形成过氧钛配位键,提高了TiO₆层负电荷密度。利用XRD、SEM、TEM、XRF、FT⁃IR等测试手段对离子交换前后的样品进行表征。结果表明,H₂O₂修饰后的HTO相对于HTO,其离子交换效率和离子交换容量都得到大幅度提升,其主要原因是H₂O₂的引入使TiO₆八面体层的负电荷增多。     

反蛋白石型黑TiO2光子晶体的制备与光催化性能

采用硬模板法制备了反蛋白石型TiO₂光子晶体,对其氢化处理后得到黑TiO₂光子晶体(H-IO TiO₂)。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析等手段,确定了H-IO TiO₂表面存在大量Ti³⁺和O空位缺陷,导致吸收光谱的红移。催化剂的光催化活性采用有机染料的光催化降解来评价。发现染料罗丹明B(RhB)的降解符合拟一级动力学,H-IO TiO₂表现出最强的光催化活性(速率常数0.033 min^-1),分别是是未热处理催化剂TiO₂(速率常数0.014 min^-1)和空气热处理催化剂(速率常数0.028 min^-1)活性的2.4和1.2倍。自由基淬灭实验证实：H-IO TiO₂在光照下能够产生更多的活性氧化基团,特别是·O^-₂和·OH自由基;证实了H-IO TiO₂表面...     

S、P、Si掺杂对钒钛催化剂活性物种状态调控及脱硝性能影响

依次采用溶胶?凝胶法和浸渍法制备了一系列S、P、Si掺杂的TiO₂载体和相应的VO_x/TiO₂催化剂,以提高催化剂的SCR性能。其中,S掺杂的VO_x/TiO₂催化剂具有最佳的中低温SCR性能和最宽的工作温度窗口。根据各种表征分析结果可知,掺杂元素通过促进VO_x团聚生成具有较高的SCR反应活性的聚合态VO_x;而S⁴⁺和Si⁴⁺取代TiO₂中的Ti⁴⁺生成了Ti-O-S和Ti-O-Si键,这使催化剂中产生了更多的低价态V(V⁴⁺+V³⁺)和表面化学吸附氧。两者协同作用可促进NO氧化生成NO₂,产生的NO₂可通过加速VO_x物种在Redox过程中的重氧化来参与快速SCR反应,进而提升VO_x/TiO₂催化剂的中低温脱硝性能。由于P掺杂的VO_x/TiO₂催化剂中产生了较多的磷酸盐,从而导致其氧化还原性能和中低温活性相对较低。S、P、Si掺杂虽然对催化剂的酸性性能产生了显著的影响,但这并不是影响催化剂SCR活性的决定性因素。     

MOF型Ca0.7Nd0.3CoO3对木质素热解的催化性能研究

催化热解是木质素资源化利用的一种有效途径。采用溶剂热法合成三元金属?有机框架（MOF）前驱体,通过焙烧调控制得钙钛矿Ca_1?x Nd _x CoO₃（CNC?x）,考察了其催化甘蔗渣木质素（BL）热解性能和再生性能,分析了气液相产物组成分布规律。结果表明,800 ℃焙烧制得的CNC?0.3表现出良好的催化BL热解性能,在温度为200~500 ℃时,热解活化能由64.24 kJ/mol降低至58.92 kJ/mol;与BL热解相比,气相产物收率降低,固相产物收率增加,液相产物收率由15.11%提高至17.94%;液相产物主要包括苯酚类、愈创木酚类、紫丁香酚类、苯醚类等芳香基含氧化合物,芳香基含氧化合物的总选择性比纯BL热解时提高了11.0%;经过5次循环再生,CNC?0.3仍具有良好的结构和催化稳定性。     

固定化MexOy-TiO2/活性炭催化剂的应用研究

为了研究既能有效降解水中有机污染物,又能从处理过的废水中方便地回收光催化剂,利用工业偏钛酸为原料,制备了Me_xO_y-TiO₂/AC复合光催化剂（Me为Ag、Zn、La）,并采用XRD、SEM等对复合光催化剂进行了表征。将Me_xO_yTiO₂/AC催化剂涂在光催化反应器壁上,以O,O-二甲基-S-（N-甲基氨基甲酰甲基）二硫代磷酸酯（dimethoate）水溶液为目标污染物,研究了复合光催化剂的光催化活性。结果表明,Me_xO_y的掺入可使TiO₂/AC复合光催化剂的光催化活性增强,其中制备的Ag₂O-TiO₂/AC复合光催化剂的光催化活性最高。     

Ag3PO4/Fe3O4/GO复合催化剂的制备及其可见光催化性能

以氧化石墨烯（GO）为基底,利用共沉淀及离子交换两步法制备Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 复合光催化剂．通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热重（TGA）、振动样品磁强计（VSM）及紫外-可见光谱（UV-Vis DRS, UV-4100,带积分球）对样品的特征基团、微观形貌及磁性质、光学性质等进行了鉴定和表征．光催化脱色实验结果表明：Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 化剂20 min内对10 mg/L罗丹明B模拟水样的脱色率可达97.6%,高于Ag₃PO₄（73.4%）;Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 系中引入过硫酸钠可以起到强化光催化性能的作用;另外,Ag₃PO₄/Fe₃O₄/GO 剂表现出良好的活性稳定性、热稳定性及结构稳定性。     

Cu2+掺杂TiO2/伊利石复合材料对亚甲基蓝去除能力的研究

为解决TiO₂晶体中载流子寿命低,且晶体颗粒在溶液中易于团聚、流失而降低光催化效率的问题,采用溶胶 - 凝胶法设计制备了一种以四异丙氧基钛(TTIP)为钛源、三水硝酸铜为铜源、精制伊利石为载体的Cu²⁺掺杂TiO₂/伊利石复合材料,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品进行了表征.在模拟自然光下考察了复合材料对亚甲基蓝(MB)的去除能力,并对其稳定性进行了检测.结果显示:伊利石可抑制TiO₂晶粒的     

CdS量子点修饰TiO2纳米管及光解水产氢性能研究

二氧化钛（TiO₂）是一种传统的光催化剂材料,但由于其自身带隙宽(3.2 eV)及光生载流子易复合,往往需要通过贵金属或过渡金属掺杂、阴离子掺杂、构建异质结等手段增强其对太阳光的有效吸收,促使光生载流子分离并抑制其复合。采用两步法构建TiO₂/CdS异质结,首先通过多重电压阳极氧化法制备结构化的TiO₂纳米管阵列,再以TiO₂纳米管为基底,通过化学浴沉积法在TiO₂纳米管管壁内外均匀生长CdS量子点。通过X射线衍射、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外?可见光谱(UV?VIS)对TiO₂/CdS异质结组成、形貌和光学性质进行了表征。结果表明,构建的TiO₂?CdS异质结有效抑制光生载流子复合,促进激发电子的转移,提高光催化产氢效率;样品TiO₂(1.0)?CdS(1.0)产氢效率达到1.30 mmol/（g?h）,是CdS量子点的1.67倍。最后,基于实验分析提出了可见光光解水制氢过程中光生电子在TiO₂?CdS上的转移机制。     

直接煅烧法制备二氧化钛及其氧化脱硫性能

以硫酸钛为原料,通过马弗炉直接高温锻烧制备二氧化钛（TiO₂）。采用FT?IR、XRD、UV?Vis、SEM技术对催化剂的结构进行表征。结果表明,直接煅烧法可以制备锐钛矿型二氧化钛,并将其应用于二苯并噻吩的氧化脱硫。以乙腈为萃取剂、二氧化钛为催化剂,考察了氧化法脱除模拟油中的二苯并噻吩。研究催化剂质量、反应温度、n(H₂O₂)/n(S)、不同含硫化合物对脱硫效果的影响,并且对催化剂循环使用性能进行考察。在最优脱硫条件下,二苯并噻吩、4,6?二甲基二苯并噻吩、苯并噻吩和混合柴油的脱硫率分别为99.5%、35.6%、65.0%和53.4%。催化剂循环使用5次后,催化脱硫效果仍高达90.3%。     

氧化石墨烯复合膜的制备及其在水体中脱除染料的性能

为同时提高氧化石墨烯(GO)膜的稳定性及分离性能,以戊二醛为交联剂,引入聚乙烯醇(PVA)和二氧化钛(TiO2),采用真空辅助过滤法制备了TiO2/GO/PVA复合膜,通过SEM、TEM、FTIR、XRD对复合膜的形态结构进行表征,并通过接触角仪、错流装置和超声实验测试膜对染料的分离性能及稳定性.结果表明:随着TiO2...     

Ti/Si复合光催化剂的绿色制备及其光催化染料降解性能

以钛酸四丁酯（TBOT）为钛源，硅酸四乙酯（TEOS）为硅源，以非离子表面活性剂聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）做模板剂，绿色无毒的表面活性剂司盘80（Span80）为扩孔剂，通过调节扩孔剂Span80与表面活性剂P123的配比以及TBOT与TEOS的配比利用水热法一步合成一系列Ti/Si复合材料。经过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线衍射等手段对合成的Ti/Si复合材料进行表征，确定最佳比例的Ti/Si复合材料的制备方法。实验结果表明，在Span80质量为0.4 g，SiO₂和TiO₂摩尔比为8∶2时，所制得的Ti/Si复合材料Ti/Si-2具有最大比表面积，为470.76 m²/g，孔隙分布均匀。室温下，紫外光光照条件下2 h内对水中亚甲基蓝染料的降解效率可以达到99.3%，性能比商品化P25型纳米TiO₂光催化剂更优良。