稀土掺杂纳米TiO2光催化剂制备及其光催化性能

采用溶胶-微波法制备掺杂不同稀土元素纳米TiO2光催化剂,借助XRD和UV-Vis吸收光谱等手段对其进行表征.以甲基橙为模拟污染物,考察样品的光催化性能.结果表明,适量的La3+、Nd3+、Eu3+、Gd3+和Y3+掺杂可提高TiO2样品的光催化活性,最佳掺杂物质的量分数分别为0.1%、0.1%、0.3%、0.2%和0...     

S,Fe共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

以水热法制得了S,Fe共掺杂的纳米TiO2光催化剂(TiO2-S-Fe),XRD分析表明,其为锐钛矿晶型,S,Fe掺杂能抑制TiO2粒径的生长;UV-vis漫反射表明,TiO2-S-Fe对可见光吸收增强,吸收带边明显红移;XPS显示S,Fe共掺杂,使得TiO2表面羟基氧含量提高,从而提高催化剂活性;可见光降解甲基橙溶液结果表明,共掺杂样品光催化效果优于单掺样品,S和Fe共掺杂对提高TiO2可见光活性具有协同效应。当Fe3+∶S∶Ti(摩尔比)=0.005∶1∶1,180℃下水热反应3 h时,制得的TiO2-S-Fe可见光催化活性比纯TiO2的活性提高了约10倍。     

Eu~(3+)掺杂TiO_2光催化剂的制备及废水处理性能研究

以钛酸四正丁酯、氯化铕为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Eu3+掺杂纳米TiO2光催化剂,借助X-射线粉末衍射(XRD)及UV-Vis测试手段对样品进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了Eu3+掺杂量对样品光催化活性的影响规律。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且Eu3+掺杂后随着掺杂量的增加,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,适量铕掺杂使得催化剂在400~600 nm的可见光区对光的吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,当Eu3+掺杂量为0.5%时其光催化活性最好,并将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,对其实际应用进行了探索。     

镧和铁掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了TiO2、Fe3+/TiO2、La3+/TiO2、Fe3+-La3+/TiO2光催化剂。考察了焙烧温度、焙烧时间和掺杂离子的种类和用量对催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝性能的影响。制备纯TiO2、Fe3+/TiO2和La3+/TiO2的适宜焙烧温度分别为673,673和773 K,适宜焙烧时间为120min(TiO2)、180min(La3+/TiO2)。La3+/TiO2中La3+的适宜掺杂量为1.0%,Fe3+/TiO2中Fe3+的适宜掺杂量为0.04%,Fe3+-La3+/TiO2中,当La3+的掺杂量为1.0%时,Fe3+的适宜掺杂量为0.02%,相应的脱色率为99.83%,99.51%,98.73%。当掺杂量适当时,4种催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝的活性次序为:La3+/TiO2>Fe3+/TiO2>Fe3+-La3+/TiO2>TiO2。根据XRD结果,由谢乐公式估算出所得光催化剂为纳米粒子。     

N和Nd~(3+)共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

本文以钛酸四正丁酯为前驱体,结合溶胶-凝胶法和水热法,分别制备了TiO2、Nd3+/TiO2、N,Nd3+/TiO2等系列光催化剂。通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见反射吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对系列样品的结构和光谱学性能进行了初步表征;并以甲基橙为目标污染物、以氙灯为光源测试了其可见光光催化活性。结果表明:未掺杂光催化剂为锐钛矿相TiO2结构,稀土Nd3+、非金属N和Nd3+的共掺杂均有效抑制了TiO2的晶型转变,并且使TiO2光吸收范围产生了一定的红移,即拓宽了光吸收范围;稀土Nd3+、非金属N和Nd3+的共掺杂均有效提高TiO2光催化剂可见光光催化活性。     

V、La共掺杂纳米TiO2光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了不掺、单掺和共掺杂的TiO2纳米粒子,对样品进行了XRD、TEM和BET分析,并以甲基橙的光催化降解研究了样品的光催化性能.结果发现V的掺杂对TiO2晶型的转变和晶粒尺寸的长大具有促进作用;而La的掺杂对TiO2晶型的转变和晶粒尺寸的长大具有抑制作用;当两者共掺杂时,促进作用和抑制作用相互中和,且La的抑制作用占优势.V、La的单掺杂提高了TiO2的光催化活性,共掺杂又进一步提高了TiO2的光催化活性;最佳掺杂量为0.05%的V和0.05%的La,最佳煅烧温度为600 ℃.     

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.     

镧铕共掺TiO_2/复合白土光催化剂的合成及工业废水处理活性

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-微波法合成了La和Eu共掺型纳米TiO2粉体(La-Eu-TiO2),以甲基橙为模型污染物考察了掺杂量对光催化活性的影响。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且La和Eu掺杂后纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-vis吸收光谱表明,La和Eu掺杂后对光的吸收显著增强;光催化实验表明,La和Eu共掺杂能显著提高纳米TiO2的光催化活性,当La和Eu掺杂量分别为0.1%和0.25%时,纳米TiO2光催化剂具有较高的催化活性,自然光照下光催化氧化处理卷烟厂蒸叶车间废水,效果较好,废水COD去除率达到92.4%,且催化剂易沉降分离、重复使用性能稳定。     

Nd2O3／TiO2光催化剂的光生羟基自由基和光活性

以硝酸钕和钛酸四正丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Nd2O3/TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在TiO2和Nd2O3/TiO2(1.0%)光催化剂上的吸附常数.结果表明:Nd2O3掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大;羟基自由基的生成速率越大,催化剂的催化活性越高.Nd2O3掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Nd2O3的最佳掺入量为Nd/Ti(摩尔比)=1.0%.     

掺钇纳米二氧化钛光催化降解甲基橙的研究

采用金属钇掺杂改性,以钛酸四丁酯为主要原料,在室温下,利用溶胶-凝胶法制备了Y3+掺杂纳米TiO2光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)方法分析其改性机制;掺钇纳米TiO2光催化剂经太阳光照射后,用分光光度计测量光催化降解反应后甲基橙溶液浓度的变化,考察其光催化活性;研究了掺杂量和焙烧温度对光催化活性的影响。结果表明,Y3+掺杂能有效地抑制锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2的转化,可使纳米TiO2的衍射峰宽化,粒径从80.5 nm降低到42.15 nm,掺杂量为1.2%,焙烧温度在400℃左右时,能够有效地提高TiO2光催化剂光催化活性。     

V、La共掺杂对纳米TiO2光催化降解甲基橙的研究

采用Sol-gel法制备了V-La共掺杂纳米TiO2光催化剂,XRD结果表明,制备的催化剂为锐钛矿型.以甲基橙水溶液为模拟对象,分别从光照时间、催化剂用量、酸度大小三个方面考察了复合光催化剂的光催化活性,结果表明,V-La共掺杂纳米TiO2光催化剂的光催化活性均高于单掺或不掺杂催化剂.     

掺杂铁TiO_2纳米微粒的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+掺杂改性纳米TiO2光催化剂,通过纯TiO2和掺铁TiO2分别做光催化剂时甲基橙溶液在紫外光下的光催化降解试验发现,掺杂铁离子可以有效提高TiO2的光催化活性,结果表明:选用Fe3+掺杂量为0.05%,煅烧温度在500℃下得到的Fe3+-TiO2催化剂,在甲基橙溶液pH值为3,催化剂投加量为1 g/L时,其光催化活性达到最佳效果。     

La3+掺杂对BiPO4光催化活性的影响

采用一步水热合成法制备La3+掺杂BiPO4纳米粉末,利用XRD、EDS、SEM、BET、UV-Vis、XPS等手段对La3+-BiPO4的形貌、结构、光谱特征、表面化学组成等做了表征和分析。以亚甲基蓝为目标污染物,考察了La3+-BiPO4的催化活性,并探讨了La掺杂提高BiPO4光催化性能的机理。结果表明：La掺杂使纳米BiPO4的晶粒生长受到抑制,比表面积增加,带隙变宽,出现氧空位,光生电子-空穴对复合几率降低。La3+-BiPO4光催化活性明显高于未掺杂的BiPO4,紫外光照射下,90 min 内,2% La3+-BiPO4对亚甲基蓝的降解率可达95%,光催化反应速率是BiPO4的3.7倍。     

硫掺杂纳米TiO2可见光催化剂的制备及光催化活性

用钛酸丙酯和硫脲为原料在煅烧条件下制备了硫掺杂纳米TiO2光催化剂,用XRD、XPS、TEM和UV-vis吸收光谱对催化剂进行了表征;分别以紫外光与太阳光为光源,甲基橙为目标降解物,评价了催化剂的光催化活性。结果表明,500℃煅烧的硫掺杂TiO2在紫外光区和可见光区的吸光度比纯TiO2提高了约0.23~0.46;经40~50 min降解,其在紫外光和太阳光下对甲基橙的降解率比纯TiO2分别提高了32%和69%。TEM结果表明,500℃煅烧的硫掺杂TiO2的粒径约为15~16 nm;XRD分析结果表明,硫掺杂能够促进TiO2从锐钛矿相向金红石相的转变,减小催化剂的晶粒粒径;XPS分析结果指出,硫原子的氧化态为+6,S6+部分取代了TiO2晶格中的Ti4+,形成了硫掺杂的TiO2光催化剂。     

Zr4+掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

以ZrCl4及TiOSO4为前驱物,用尿素热分解共沉淀法制备了Zr4+掺杂TiO2光催化剂Zr/TiO2,并用XRD, TEM, BET, FT-IR等表征了其物相及光催化性能. 结果表明,Zr4+掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径14~17 nm),比表面积增大,同时有效抑制了TiO2从锐钛矿到金红石的晶型转变;Zr4+掺杂使TiO2表面的羟基数量增加,改善了对苯酚的吸附性能;Zr4+掺杂提高了TiO2的光催化活性,以4%Zr/TiO2作光催化剂,反应100 min后对苯酚的降解率达100%,TOC去除率超过80%.     

La-N共掺杂改性TiO_2光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La、N共掺杂的TiO2光催化剂,以甲基橙为模拟污染物,考察了其光催化活性。结果表明,La-N共掺杂TiO2光催化剂与单掺N的TiO2以及纯TiO2相比,光催化活性有明显提高,当煅烧温度为600℃,添加La的摩尔分数为0.10%时,光催化活性最佳。     

微乳液法制备核壳型磁性Eu^3＋-Fe3O4/TiO2纳米复合粒子

用反相微乳液法制备了TiO2纳米粒子、Eu3 掺杂的TiO2纳米粒子及以Fe3o4为核以TiO2为包覆层的核壳型磁性复合纳米粒子,用电镜和X射线衍射研究了样品的形貌和晶体结构,并以甲基橙为目标降解物,研究了不同催化剂的光催化活性.结果表明,Eu3 的掺杂可以提高TiO2光催化剂的活性,核壳型磁性Eu3 -F3O4/TiO2纳米复合粒子能够回收重复利用,保持催化活性.     

Eu3＋掺杂TiO2光催化剂的制备及废水处理性能研究

以钛酸四正丁酯、氯化铕为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Eu3＋掺杂纳米TiO2光催化剂,借助X-射线粉末衍射（XRD）及UV-Vis测试手段对样品进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了Eu3＋掺杂量对样品光催化活性的影响规律。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且Eu3＋掺杂后随着掺杂量的增加,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV—Vis光谱分析表明,适量铕掺杂使得催化剂在400～600Bin的可见光区对光的吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,当Eu3＋掺杂量为0．5％时其光催化活性最好,并将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,对其实际应用进行了探索。     

掺杂Yb的TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了Yb掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以苯酚为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了苯酚在TiO2和Yb掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.结果表明：Yb掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,同时导致羟基自由基的生成速率增大.Yb掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Yb的最佳掺入量为Yb/Ti摩尔比=0.8%.     

微波辅助法制备改性纳米TiO_2的实验研究

以Ti(SO4)2为原料,氨水为沉淀剂和氮源,采用微波辅助水热法制备了氮掺杂的改性纳米TiO2粉体。分别采用XRD、XPS、UV-Vis漫反射、TEM等方法对所制备的粉体进行了表征。以紫外灯为光源、甲基橙溶液为目标污染物研究了所制备产物的光催化活性。结果表明,微波辅助法制备的氮掺杂型TiO2样品经XRD分析均为锐钛矿相,由XRD计算得出的颗粒尺寸与TEM的分析结果基本一致,粒径在5～10 nm之间。样品的XPS分析表明,N1s峰在399 eV附近,N以N-Ti-O的形式存在于TiO2中。经UV-Vis漫反射光谱分析显示,所制样品吸收边发生了明显红移,对400～500 nm的可见光有一定的吸收率。光催化实验结果显示微波辅助法制备的掺氮TiO2粉体表现出较高的光催化活性。