Fe_3O_4/Ce~(3+)-TiO_2复合光催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸铈为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的Ce3+掺杂TiO2溶胶,其凝胶经不同温度煅烧3 h后制得Ce3+掺杂量不同的TiO2粉体。用XRD对TiO2进行了测试对比分析,以紫外光为光源,亚甲基蓝溶液为模拟有机染料废水,研究了TiO2的光催化性能。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的纳米Fe3O4水基磁流体,再与Ce3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性Ce3+掺杂TiO2,研究了其对亚甲基蓝的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,TiO2凝胶热处理温度、Ce3+掺量、TiO2晶型及Fe3O4负载量对亚甲基蓝的光催化活性均有影响。掺Ce3+量为1%,热处理温度650℃的Ce3+掺杂TiO2粉体光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/Ce3+-TiO2对亚甲基蓝的降解率8 h时达到90.3%,磁分离回收率达96.8%。     

掺Fe3+A-TiO2的水热法制备及其光催化性能研究

采用水热法以硫酸钛为原料制备了掺Fe3+ TiO2粉末,并通过SEM、TEM和XRD测定了样品的形貌和晶型,研究了自制掺Fe3+TiO2对甲基橙溶液的光催化降解作用.结果表明,所制备的TiO2为锐钛矿型(即A-TiO2).254nm紫外光照射下,用自制掺Fe3+A-TiO2降解甲基橙溶液的最佳条件是:在12mg/L甲基橙溶液中加入0.050g掺5%Fe3十(摩尔分数)的A-TiO2粉末,28℃恒温反应4h,降解率达到62.52%.同样条件下不加A-TiO2时甲基橙自身光解率为16.73%,加入纯A-TiO2时甲基橙降解率为51.75%,而加入掺杂10%Fe3+的A-TiO2其降解率为59.01%.     

Sm3+和Gd3+共掺杂TiO2粉体的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2,1%Sm3+或2%Gd3+单掺杂和1%Sm3+/2%Gd3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD和SEM/EDAX等技术进行表征。以对亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价了TiO2复合粉体的光催化活性,探讨了Sm3+/Gd3+共掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对TiO2粉体光催化活性的影响机制。结果表明,Sm3+/Gd3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体的光催化活性;Sm3+/Gd3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2粒径尺寸减小,增大了TiO2的晶格畸变。当亚甲基蓝初始浓度为4mg/L和粉体投加量为2g/L时,TiO2复合粉体的光催化活性最高,对亚甲基蓝光催化降解率达99.71%;降解亚甲基蓝反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程。     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

太阳光下Cr~(3+)掺杂TiO_2复合微粒光催化性能研究

利用酸催化的溶胶一凝胶法成功地合成了一系列不同CP3+掺杂量(x=0.01%～10%)的TiO2复合光催化剂(Cd3+/TiO2).在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解对复合材料的光催化性能进行了表征,并考察了催化剂投加量、Cr3+掺杂量和溶液pH值等因素对光催化降解反应的影响.结果表明,亚甲基蓝溶液在复合微粒上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在催化剂投加量为lg/L、Cr3+掺入量为0.3%和pH=7时,Cr3+/TiO2复合微粒光催化活性达最佳,测得表观反应速率常数 K为7.27×10-3 rag(L·min)-1,t1/2为95min,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达79%,与纯的TiO2相比较,反应速率提高了2倍,降解率提高了20%.中性或碱性条件下有利于亚甲基蓝溶液的光催化降解.     

铁改性锐钛矿型TiO2降解有机物试验

研究以Fe3+改性TiO2光催化剂对有机物的处理效果,确定了它对甲醛溶液的光催化降解工艺条件。结果表明:所制备的Fe3+改性TiO2为锐钛矿型TiO2(A-TiO2)。可见光照射下,用自制的Fe3+改性的锐钛矿型TiO2降解甲醛溶液的优化条件是:20 mg.L-1的甲醛溶液中加入0.1647 g掺2%Fe3+(摩尔比)A-TiO2粉末,溶液pH=6,室温下恒温反应4 h,降解率达到70.90%。同样条件下,分别以Fe3+掺杂量为0,5%和8%的自制的A-TiO2为催化剂,甲醛的降解率分别为16.41%,32.09%和26.12%。     

静电纺丝制备Fe2O3-TiO2纳米纤维及光催化性能研究

采用静电纺丝法制备了Fe2O3掺杂纳米TiO2的有机无机PVP/Fe2O3-TiO2纤维,经高温焙烧得到Fe2O3-TiO2纳米纤维。利用差动-热重(DSC-TGA)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、XRD和比表面积分析仪等对样品进行了表征。以10mg/L亚甲基蓝溶液为底物,研究了Fe2O3掺杂量和焙烧温度等对亚甲基蓝太阳光催化降解效果的影响。结果表明,掺杂量为0.08%、焙烧温度为500℃得到的Fe2O3-TiO2纳米纤维光降解效果最好,达到96.3%,重复使用7次降解率仍在90%以上。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

Ag/TiO2纳米管复合材料的合成及其光催化性能研究

采用水热法制备了TiO2纳米管,并采用光化学沉积法制得含Ag量不同的Ag/TiO2-NTs纳米管复合材料;利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis及FL等分析手段对Ag/TiO2-NTs复合材料进行表征,并研究了Ag/TiO2-NTs对甲基橙(MO)的紫外光催化降解性能。结果表明,Ag纳米粒子均匀分散在纳米管表面,Ag/TiO2-NTs复合材料在可见光区域表现出较强的吸收性能;Ag含量为4%的Ag/TiO2-NTs复合材料光催化降解率最高,紫外光照射3h后,初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液降解率达到99%,比未掺Ag的TiO2纳米管降解率提高了16.6%。     

掺铁Bi_2WO_6可见光催化剂的制备及性能研究

以硝酸铋、钨酸钠为原料,铁为掺杂元素,采用水热法制备了掺铁Bi_2WO_6可见光催化剂。并以亚甲基蓝为模拟污染物,通过单因素实验考察了不同制备条件和光催化反应条件对亚甲基蓝降解效果的影响,评价了催化剂的可见光催化活性。结果表明:掺铁Bi_2WO_6可见光催化剂适宜的制备条件为掺铁量0.5%(物质的量分数),水热反应时间20h,pH=4.00;在光照时间120min条件下,用1.5g/L催化剂处理10mg/L亚甲基蓝溶液时,亚甲基蓝降解率高达98.9%。     

热处理对TiO2/埃洛石降解亚甲基蓝特性的影响

在室温条件下用溶胶-凝胶法在埃洛石上负载了纳米TiO2,并在110℃、300℃、500℃、700℃对其进行热处理,采用X射线衍射、SEM、TEM等技术研究其结构变化。采用20mg/l亚甲基蓝（MB）水溶液,在紫外光照射下进行光催化实验,分析焙烧温度对埃洛石样品光催化降解性能的影响。光照48h后110℃热处理负载TiO2埃洛石和纯埃洛石的亚甲基蓝降解率分别为82%和79%。随着焙烧温度的升高,负载TiO2埃洛石吸附和光催化性能程下降趋势。低温热处理样品具有较好的吸附和光催化降解性能,高温热处理破坏了埃洛石的结构,降低了其吸附和光催化降解性能。由于不需要高温热处理,成本低,负载TiO2埃洛石复合材料在有机污染物治理方面具有很大的应用潜力。     

La-TiO_2/Hβ复合光催化剂降解模拟染料废水

用共沉淀法制备了新型La-TiO2/Hβ复合光催化剂,并以亚甲基蓝溶液为模拟废水,探讨了其对亚甲基蓝溶液的光催化降解效果,优化了降解条件。结果表明,La-TiO2/Hβ复合光催化剂降解25mL亚甲基蓝溶液的适宜条件是:亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L,光照时间为30min,氧化剂H2O2用量为2.0mL,催化剂用量为2.4g/L。在此反应条件下,亚甲基蓝降解率达到98.2%,且催化剂重复使用3次后催化活性基本不变。     

以四氯化钛和钛酸四丁酯为前驱体的TiO2/C杂化气凝胶光催化性能比较

采用一步溶胶-凝胶法,以四氯化钛、钛酸四丁酯为钛基前驱体,间苯二酚、糠醛为有机相前驱物,制备出TiO2/有机杂化湿凝胶。湿凝胶经溶剂交换、超临界干燥、高温炭化等处理得到TiO2/C杂化气凝胶。利用X射线衍射、透射电子显微镜及N2吸附-脱附等方法对气凝胶的晶型结构、微观形貌及孔结构分布进行表征。通过对亚甲基蓝的光催化降解考察样品的光催化性能。结果表明,钛源前驱体种类及其浓度对亚甲基蓝的光催化降解效率影响较大。相对于以钛酸四丁酯为钛源制备的TiO2/C杂化气凝胶,以四氯化钛为钛源制备的TiO2/C杂化气凝胶对亚甲基蓝的光催化效果更好。以四氯化钛为钛源,以TiO2计的钛源与碳源质量之比为0.38时所制样品具有最佳的性能,其最大平均孔径为7.8nm,最大介孔孔容为0.40 cm3/g,180 min对亚甲基蓝光催化降解率达99.6%。     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体,采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱分析(PL)等手段对TiO2的相结构和TiO2中电子-空穴对的复合性能进行了表征,探讨了掺杂组分对光催化活性的影响机制。以紫外光下降解亚甲基蓝为探针反应,考察铕的掺杂对催化剂催化性能的影响。结果表明Eu3+的掺杂能够通过抑制催化剂晶粒长大从而减少团聚,并且通过降低光生电子-空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。光催化实验表明,催化剂加入量为3g/L,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L时,掺杂1%Eu3+的催化剂催化性能最佳,反应3.5h降解率达到85.5%。     

微乳液水热法制备钨酸铋光催化剂及性能研究

采用微乳液介导水热法制备Bi2WO6和Fe/Bi2WO6光催化剂,并研究水热反应温度、前驱体pH值、水相与表面活性剂的摩尔比ω值和Fe3+掺杂量对光催化剂结构、形貌和光催化活性等方面的影响.结果表明:合成的Bi2WO6为15～25 nm的纳米球状结构;当前驱体pH=1、水热温度为150℃下合成的Bi2WO6催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解率达到93.8%;当ω=27时合成的Bi2WO6对MB光催化降解率达到了97.8%.研究发现当掺入1.03%的Fe3+的Bi2WO6比纯Bi2WO6对MB的降解率提高了2倍,达到90.2%.     

硅掺杂介孔TiO2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征.分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解.     

钛柱撑蒙脱石的制备及对亚甲基蓝的光催化降解研究

以四氯化钛(TiCl4)为钛源,钠基蒙脱石(Na-mt)为基质,采用水解法制备钛柱撑蒙脱石(Ti-PILM)纳米复合材料,研究了Ti-PILM材料制备过程的影响因素及Ti-PILM材料对亚甲基蓝光催化降解性能。研究结果表明:在亚甲基蓝初始浓度为40mg/L,Ti-PILM用量为2g/L,吸附30min,光催化150min条件下,Ti-PILM纳米复合材料对亚甲基蓝溶液的降解率达到92.03%。     

Fe3+-TiO2薄膜经不同温度退火后的可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe3+的TiO2薄膜,并在不同温度热处理.用SEM、XPS、UV-vis等分析方法进行结构表征和性能测试,通过降解亚甲基蓝溶液测试其可见光光催化活性.结果表明,723K时掺杂Fe3+的TiO2薄膜已经结晶,粒径为40～50nm.掺杂元素以Fe3+并口Fd2+形式存在于TiO2晶格并取代Ti4+形成Ti-O-Fe键,改变了TiO2的表面态,使TiO2带隙变窄,促进了对可见光的吸收.降解实验结果表明,823K热处理后掺杂铁的TiO2薄膜其光催化活性最好,在25W白炽灯模拟可见光下照射3.0h后,亚甲基蓝溶液的降解率接近30%.     

CaTiO_3∶Pr~(3+)光催化降解亚甲基蓝的实验研究

采用燃烧法合成制备CaTiO_3∶Pr~(3+)功能矿物材料,运用扫描电镜(SEM),X射线粉末衍射仪(XRD)对其形貌和结构进行了表征,研究了CaTiO_3∶Pr~(3+)对亚甲基蓝溶液的降解性能,结果表明,紫外光催化下CaTiO_3对亚甲基蓝具有光催化降解功能,Pr~(3+)的掺杂显著提升了CaTiO_3催化效率。降解率随着亚甲基蓝溶液初始浓度的提高而降低,随着催化剂浓度的提高先增大后减小。     

La掺杂TiO2介孔微球的超声水热合成和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源、硝酸镧为镧源、十二胺为模板剂,采用超声?水热法合成了La3+掺杂介孔TiO2微球,并利用XRD、XPS、TEM、BET、UV-Vis、IR、FL等手段表征了材料的结构、形貌、比表面积、孔径分布及光学性能.研究结果表明,适量La3+离子掺杂不仅能使介孔TiO2晶粒细化,比表面积增大,荧光强度减弱.La3+/TiO2的光吸收边红移,并具有比商业P25更好的光催化活性,其中介孔La3+/TiO2(2.0at%)的比表面积和平均孔径分别为132.7 m2/g和8.67 nm,光催化降解初始浓度为40 mg/L的亚甲基蓝溶液120 min时,其降解率达到98.5%,表现出最强的光降解能力.