氮掺杂TiO2纳米粉体的制备及其可见光催化性能

以钦酸四丁酯和尿素为原料,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2凝胶前驱体,干燥后在不同温度下进行热处理得到氮掺杂TiO2纳米粉体;以XRD,XPS,UV-Vis DRS等方法对氮掺杂TiO2纳米粉体的晶相、成分和光学性能进行了分析.结果表明,氮元素在TiO2晶格中主要以间隙掺杂形式存在,随着热处理温度升高和时间延长,TiO2...     

非金属元素掺杂TiO2的可见光催化活性研究进展

TiO2(锐钛矿)的禁带宽度限制了其光诱导特性的广泛应用,非金属元素掺杂为TiO2在可见光辐射环境下的应用提供了新的机会.详细介绍了非金属元素(N、C、S、F)掺杂TiO2的制备方法和可见光催化活性研究的最新进展,讨论了制备工艺与掺杂TiO2可见光催化活性的关系,深入分析了非金属元素对TiO2可见光催化活性的诱导机理.制备工艺显著影响了掺杂元素的化学态和含量,从而决定了掺杂TiO2带隙中局域态的特征.带隙中局域态特征正是影响掺杂TiO2可见光催化活性的关键因素.文章也对未来的研究方向进行了展望.     

钙钛矿型La0.9Sr0.1NiO3催化剂的合成条件及其可见光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型La0.9Sr0.1NiO3复合氧化物光催化剂,通过TG-DTA、XRD、可见光催化性能等对合成产物的热分解过程、物相结构和可见光催化活性进行了研究;采用单因素实验探究了合成工艺条件(柠檬酸用量、pH值、煅烧温度、煅烧时间)对合成产物的物相结构和可见光催化性能的影响。结果表明,在柠檬酸用量与金属离子的总量比为1∶1,pH=1.5,400℃预处理4h,700℃煅烧4h时可制备出单一相的六方晶系的La0.9-Sr0.1NiO3晶体;在500 W氙灯的照射下,当La0.9Sr0.1NiO3催化剂用量为1.20g/500mL时,在180min内对13.2mg/L的甲基橙溶液的脱色率达到62.1%。     

N掺杂P25可见光响应型光催化剂的制备及性能

以P25为改性对象,尿素为N源,采用研磨-煅烧法制备了具有可见光活性的N掺杂改性P25材料(N-P25).采用XPS电子能谱、X衍射、紫外-可见吸收光谱和透射电镜对催化剂的结构进行表征,并考察了N-P25材料在可见光催化下对亚甲基蓝的降解性能.结果表明,XPS检测发现N-P25在399eV处出现一个N1s峰,N1元素的百分比为0.39％,表明N是通过填隙式的掺杂进入P25,以Ti-O-N键存在,改变了P25的能级结构,诱导其发生红移,在可见光下产生光催化活性.光催化降解试验表明,当煅烧温度为400℃时制备的样品在可见光下反应3h对亚甲基蓝的降解率达到最大值,为60.59％.     

Cu掺杂FeVO4光催化剂的制备及其光催化性能

为进一步提高钒酸铁(FeVO4)光催化活性,采用液相沉淀法分别制备钒酸铁和钒酸铜前躯体,再将钒酸铁和钒酸铜前驱体混合后进行热处理,制备了铜掺杂钒酸铁光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、表面积(BET)和X射线光电子能谱分析(XPS)对样品进行表征和分析.在可见光照射下,通过光催化降解甲基橙溶液评价Cu掺杂对FeVO4光催化剂活的影响.结果表明,Cu/FeVO4光催化剂为三斜型,当掺杂质量分数大于5%时,晶体中出现新相Cu3Fe4(VO4)6;掺杂后样品的表面形貌产生了变化,但其比表面积变化较小;Cu/FeVO4样品的光催化活性大幅提高,主要是由于FeVO4和新相间起到类似复合半导体的作用;在所进行实验的条件下,钒酸铜的最佳掺杂质量分数为5%时,掺杂后的FeVO4对甲基橙溶液的脱色率较未掺杂前提高30%左右.     

硫掺杂纳米 TiO2的掺杂机理及可见光催化活性的研究

用酸催化溶胶-凝胶技脲与钛酸丁酯摩尔比S／Ti为3．5时，经500℃热处理后的催化剂的光催化活性最佳．通过XRD、DRS和XPS等研究表明硫掺术合成了硫掺杂纳米TiO2光催化剂粉末．光催化降解亚甲基蓝实验结果表明，当硫杂导致二氧化钛晶粒尺寸细化，并有效地抑制了相变温度．在热处理过程中硫由S^2-被氧化为S^4＋并进入到二氧化钛的晶格中取代了部分Ti^4＋位，导致了晶格的畸变，带隙变窄，从而导致对光的吸收发生了向可见光区移动．     

N掺杂TiO2纳米粉体的表面特性及可见光活性

旨在探究N掺杂纳米TiO2具有可见光活性的本质,采用XPS、ESR、XRD、SEM、DRS、SPS和PL分析技术对sol-gel法制备的未掺杂和N掺杂TiO2纳米粉体进行了对比研究,并以亚甲基蓝(MB)溶液在可见光下的光催化脱色评价其可见光活性。结果表明,N掺杂TiO2纳米粉体具有良好的可见光活性,未掺杂样品几乎没有可见光活性。N取代TiO2晶格中O形成了N─Ti─O和O─N─Ti键合结构产生杂质能级,N掺杂导致TiO2表面形成了大量束缚单电子的氧空位产生缺陷能级,二者协同作用致使带隙窄化,光吸收带边红移,产生可见光活性。N掺杂导致TiO2晶格中p-n结的形成及表面氧空位和表面羟基的增加均能促进光生e-/h+分离,有效抑制光生e-/h+复合,提高量子效率,进而提高其光活性。     

F掺杂TiO2纳米管阵列的可见光催化活性和电子结构

采用电化学阳极氧化法,在纯Ti表面一步制得原位生长的F掺杂TiO2纳米管阵列.对煅烧后样品进行扫描电镜(SEM)、X射线多晶衍射(XRD)表征.结果表明,所得TiO2纳米管排列整齐、平均管径约40 nm,平均管长约700 nm.XPS蚀刻分析发现,少量F原子以F-Ti-O键的形式掺杂进了TiO2晶格,同时产生活性物质T...     

氮掺杂钛精矿的制备及其可见光催化活性

以硝酸作为氮源,钛精矿为原料,采用超声波复合高能球磨法,在不同煅烧温度下合成了硝酸掺杂的钛精矿催化剂(nitric acid-modified titanium ore,NATO)。用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、差热-热重(TG-DTA)和光致发光谱(PL)分析对NATO催化剂的结构和性能进行分析和表征,确定其由钛磁铁矿、钛铁矿、TiO2、钛铁氧化物等多种物相组成;在紫外-可见光区域都具有很强的光吸收能力。不同煅烧温度下,NATO催化剂的光催化活性由甲基橙的脱色率来评价,结果表明,煅烧温度为400℃时,NATO催化剂由于表面存在较高的硝酸盐含量和较高的可见光吸收能力及合适的晶相比,而具有较高的光催化活性,500W金卤灯照射1h,可将浓度为10mg/L的甲基橙废水完全降解。     

Sr~(2+)掺杂及非化学计量LaFeO_3的溶剂热制备及光催化性能

利用简单的溶剂热法制备LaFeO_3、La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)以及非化学计量的La_(0.8)Sr_(0.2)FeO_(3-δ)(x=0.97,1.03)纳米颗粒。采用XRD、TEM、UV-Vis、XPS等手段对样品的形貌和结构进行表征,以孔雀石绿(MG)光降解为模型反应,在最大吸收波长下(616.9nm)考察材料的光催化性能。结果表明:Sr~(2+)的掺入减小了晶粒尺寸,致使晶体产生晶格畸变并形成氧空位V··O,抑制电子-空穴重组,增大量子效率;掺入Sr~(2+)并改变非化学计量,使得催化剂在可见光区域有较强的光吸收,比表面积增大,其中(La_(0.8)Sr_(0.2))1.03FeO_(3-δ)的比表面积最大(20.164 4m2/g),可见光降解效率也最高(83.8%)。Sr~(2+)掺杂及非化学计量LaFeO_3的可见光催化活性均高于纯LaFeO_3。     

A New Conducting Polymer with Exceptional Visible-Light Photocatalytic Activity Derived from Barbituric Acid Polycondensation

A novel covalent, metal-free, photocatalytic material is prepared by thermal polymerization of barbituric acid (BA). The structure of the photocatalyst is analyzed by using scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and infrared, UV–visible, and ¹H solution and ¹³C solid-state NMR spectroscopy. The photodegradation efficiency of BA thermally polymerized at different temperatures is tested by photocatalytic degradation of aquatic rhodamine B (RhB) dye under visible-light irradiation. It is shown that heating BA at an optimized temperature of 300 °C, that is, still in the range that polymer-like polycondensation takes place, results in a photocatalyst that can remove RhB with 96% photodegradation efficiency after 70 min exposure to visible light. The polycondensation reaction of BA is identified to process through precipitation of trimer units as primary building blocks. Reference experiments such as addition of scavengers and saturation with oxygen are studied to understand the photodegradation process. It is shown that the presence of triethanolamine, and excess of oxygen and p-benzoquinone in the solution of RhB and photocatalyst (BA300) is not beneficial, but decreases the photodegradation efficiency.     

球形Mn2O3晶体的制备及其光催化性能

在乙二醇体系中,以MnCl2.4H2O和NaAc为主要原料溶剂热制备锰氧前驱物.该前驱物经600℃煅烧5h得到球形Mn2O3晶体.利用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对产物进行了表征,对其形成机理进行了初步的分析,并对其光催化性能进行了初步探讨.实验结果表明,产物为球形Mn2O3晶体,其平均直径约为7μm,且由多层纳米片组成,而纳米片则是由细小的纳米颗粒构成.产物Mn2O3晶体的特殊形貌结构对光催化H2O2氧化分解亚甲基蓝有较好的催化性能.     

Co3+掺杂LaFeO3的制备及光催化降解硝基苯的性能研究

以La(NO3)3、Fe(NO3)3.9H2O和Co(NO3)2.6H2O为原料,采用柠檬酸络合法制备了纯LaFeO3和掺杂Co3+的LaFeO3纳米粉体,通过XRD和SEM等手段对样品进行表征,以硝基苯为目标降解物,考察催化剂的光催化降解活性。研究表明:煅烧温度为800℃时制备的LaFeO3样品对硝基苯溶液的脱色率达47.02%;而采用Co3+的掺杂增强了LaFeO3的光吸收特性,对LaFeO3的光催化性能有较大促进作用,且掺杂量为5%时效果最好,光降解时间1h时,对硝基苯的降解率可达76.26%。     

溶液燃烧合成LaFe1-xMgxO3超细粉体及其光催化性能

采用溶液燃烧合成Mg²⁺掺杂LaFeO₃超细粉体, 并利用XRD、SEM、BET和UV-VIS分析Mg²⁺掺杂量对合成粉体的物相组成、微观形貌和光催化性能的影响。结果表明: Mg²⁺取代Fe³⁺形成LaFe_1-xMg_xO₃ (0≤x≤0.2)有限型固溶体。当掺杂量为0.1时(x=0.1), 合成粉体具有最大的比表面积(43.46 m²/g)和较小粒径(径向和长度方向分别为100 nm和150 nm), 因此具有最佳的光催化性能, 在高压汞灯180 min照射下, 对甲基橙溶液(10 mg/L)的降解率达75.2%, 与纯LaFeO₃的相比, 光降解率增加26.5%, 且光催化反应符合一级动力学方程。     

铁掺杂TiO2纳米粉的制备、表征及其光催化活性

以钛酸丁酯为前驱体，硝酸铁为杂质添加剂，利用溶胶-凝胶法制备了掺铁TiO2纳米粉。以苯酚水溶液的光催化降解反应为探针，评价了掺铁TiO2的光催化性能。借助X射线衍射分析（XRD）、荧光光谱（FS）、热重-差热分析（TG-DTA）等手段对掺铁TiO2催化剂进行了表征。结果表明，掺杂浓度和焙烧温度对掺铁TiO2纳米粉的光催化降解活性有很大影响。掺铁0．5％、煅烧温度为400℃的催化剂表现出最佳的光催化活性，在苯酚的降解中催化效率比未掺杂TiO2纳米粉约提高了1倍；并初步探讨了荧光强度对光催化活性的影响。     

WO_3-TiO_2纳米材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备WO3-TiO2纳米复合材料,并用透射电镜和X射线衍射对所制备材料进行表征和分析。以WO3-TiO2纳米材料为光催化剂对甲基橙进行光催化降解处理,研究WO3的掺杂量、煅烧温度、光照时间等因素对甲基橙降解率的影响。结果表明:在紫外灯照射下,使用w(WO3)=3%、550℃下煅烧得到的WO3-TiO2纳米复合粉体0.02 g,甲基橙溶液20 mL(ρ=5 mg/L,pH=4),光催化3 h后,甲基橙降解率达到94.93%。     

锆掺杂纳米ZnO粉体的制备及其光催化性能

以Na2CO3、ZnSO4和ZrOCl2·8H2O为原料,采用直接沉淀法制备了纯ZnO和掺锆ZnO的纳米粉体,并用XRD、FT-IR、UV-Vis、SEM和TEM等表征手段进行表征,用紫外灯作为光源,亚甲基蓝溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO和掺锆ZnO纳米粉体的光催化性能,并考察了前驱体煅烧温度与时间、掺锆量以及催化剂加入量等因素对降解率的影响,结果表明,煅烧温度为700℃时,相比纯ZnO掺杂锆的ZnO晶粒结晶良好,样品粒度分布更均匀,粒径变小,且掺锆的ZnO光催化活性高。当掺锆量为1%（摩尔比）时,光催化性能最好,加入催化剂量为0.8g.dm^-3,光降解时间为1h时,对亚甲基蓝溶液的降解率可达到98.65%。     

非金属S掺杂对NaTaO3可见光下光催化性能的影响

以Ta₂O₅为前驱体, Na₂S₂O₃为S源, 采用水热法成功合成了新型S掺杂NaTaO₃, 并以甲基橙为目标降解物,研究S元素掺杂对提高纳米NaTaO₃的可见光光催化机理和反应历程。采用场发射扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis DRS)和X射线衍射仪(XRD)等对所得样品进行分析。实验结果表明, 掺入S元素后, NaTaO₃晶体的表面电荷和表面形貌没有发生明显变化。UV-Vis漫反射光谱分析结果表明S^2-部分取代晶格中的O^2-离子形成Ta-S-Ta键, 掺杂后的NaTaO_3-xS_x样品的光响应范围拓展至可见光区域。光降解实验结果表明, S掺杂NaTaO₃在可见光下其光催化活性明显高于纯相NaTaO₃。这是因为在NaTaO_3-xS_x晶体内S^2-离子取代了部分O^2-离子形成掺杂态。GC-MS实验结果表明, NaTaO_3-xS_x样品能够在可见光条件下将甲基橙(质荷比m/z=304)降解至m/z=156, 226和276的化合物, 随着降解时间增加, 可继续降解至m/z=156或m/z=212的化合物, 并最终转化为无机小分子(SO₄^2-, NO₃^-和NH₄⁺)。而且, NaTaO_3-xS_x在光降解过程中非常稳定, 重复使用10次后光催化活性因催化剂损失而略微下降。     

Fabrication and characterization of novel Ag2O-polyimide composites with enhanced visible-light photocatalytic activity

Novel high-efficiency visible-light photocatalyst, silver oxide (Ag₂O)-polyimide (PI) photocatalyst is synthesized by a liquid phase reaction method. The obtained samples are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectra (FT-IR) and photoluminescence (PL). The photocatalytic activity of the Ag₂O-PI composites are evaluated by the decomposition of Rhodamine B (RhB) under visible-light irradiation. All Ag₂O-PI composite possesses higher photocatalytic activity than pure Ag₂O and PI. It could be found that RhB was photodegraded with the highest degradation efficiency of 97.9% when the mass ratio of Ag₂O and PI reached to 2:1. This enhancement can be attributed to the efficient separation of photogenerated electron and holes. Furthermore, the possible mechanism for the photocatalytic activity of Ag₂O-PI composites was also proposed.