Bi_2O_3/TiO_2纳米复合物的微波合成及光催化性质

以硝酸铋和硫酸钛为原料,通过直接投料微波辐射水解合成法制备了掺铋TiO2纳米复合物,并用XRD、TEM进行了表征。结果表明,直接投料摩尔比为1∶10掺铋TiO2纳米复合物,经500℃热处理后晶型为锐钛矿型,粒径为6～10nm。以催化降解甲基橙来考察其光催化活性,结果表明所制备的纳米复合物是一个好的催化剂。研究了Bi3+的掺杂量、热处理温度、催化剂用量对掺铋TiO2纳米复合物光催化性能的影响。当催化剂用量为1g/L时,2mg/L的甲基橙溶液在紫外光辐射30min后,降解率达到97%。该复合物对甲基橙溶液的光催化降解符合一级动力学方程。     

纳米TiO_2光催化降解次甲基蓝的影响因素研究

以TiCl4为原料,采用水解沉淀法,并在空气气氛下于不同温度煅烧2h,制备得到纳米TiO2。采用XRD、TEM及UV-Vis对样品进行表征。在卤钨灯照射下,研究了不同煅烧温度、不同pH值以及H2O2的加入等因素对TiO2光催化降解次甲基蓝的影响。结果表明:以水解沉淀法制备的纳米TiO2,随煅烧温度的提高,在600℃开始向金红石相转变,1000℃时全部转变为金红石相,并且TiO2粒子长大,吸收带边向长波方向移动。锐钛矿相与金红石相共存的纳米TiO2比纯锐钛矿相和金红石相有更优异的光催化活性,在卤钨灯下照射90min,对次甲基蓝的降解率达到97%。     

不同形貌TiO2微晶光催化降解甲基橙的研究

分别以钛酸正丁酯和四氯化钛为前驱体,以十二烷基苯磺酸钠(DBS)、十二烷基磺酸钠(SDS)、羟丙基甲基纤维素(HPMCS)为形状控制剂,利用溶胶-凝胶法制备不同形貌的TiO2微晶,并以甲基橙为模型化合物考察其光催化活性.XRD分析结果表明焙烧温度为500℃时所得TiO2均为锐钛型晶相.UV-vis分析表明加表面活性剂时所制备TiO2微晶吸收发生红移,带隙能下降.加SDS时所得立方形TiO2微晶的光催化活性高于其他样品.焙烧温度为600℃时TiO2微晶光催化活性最强,对甲基橙的降解速率最快.     

铁、镧共掺杂纳米TiO2可见光催化性能研究

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了铁、镧共掺杂纳米TiO2,采用X线衍射仪(XRD)、X线光电子能谱(XPS)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和荧光分光光度计(FL)等测试手段对样品进行表征。结果表明,500℃煅烧后的掺杂TiO2均呈锐钛矿型,平均粒径为6.1nm,掺杂抑制了TiO2粒径的长大,掺杂的Fe3+、La3+能有效进入TiO2晶格。掺杂使TiO2的吸收带边红移且在可见光区的光吸收增强,样品的荧光强度越小,催化效果越好。可见光光催化降解甲基橙实验结果表明,可见光照射5h,最佳共掺杂的0.01%Fe/0.6%La-TiO2对甲基橙的降解率达40.7%。     

陶瓷釉用TiO_2光催化剂的制备研究

制备了SiO2-TiO2和SiO2-ZrO2-TiO2复合光催化剂,并将其加入到陶瓷釉料中,结果表明,SiO2-TiO2,SiO2-ZrO2-TiO2复合粉体经1323 K煅烧后仍具有较好的光催化活性;但用SiO2改性的TiO2粉体添加到陶瓷釉料中,经1323K煅烧后,由于釉料中碱金属及碱土金属等离子的侵蚀,TiO2全部转变为金红石相,所制得的陶瓷釉料不具有光催化活性;而采用ZrO2-SiO2共同改性TiO2粉体添加到陶瓷釉料中,经1323 K煅烧后,TiO2基本上仍以锐钛矿相存在,所制得的陶瓷釉料具有良好的光催化活性;最后对改性TiO2粉体和光催化釉料的光催化机理进行了讨论.     

电场辅助TiO2薄膜光催化降解甲基橙的影响

将电场引入到TiO2光催化降解甲基橙反应中,实验讨论了电场对TiO2光催化活性的影响及电场对薄膜最佳光催化活性层数的影响.结果表明:外加电场对光催化反应的影响明显,在外加电压30V时,TiO2光催化降解甲基橙的降解率提高了50%;此外,电场对催化剂TiO的最佳光催化活性层数有一定的影响,最佳光催化活性层数从无电场时的6层变为7层.     

大孔TiO_2-ZnO复合纳米材料的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法和胶态晶体模板法,制备了大孔TiO2-ZnO复合纳米材料。其晶相结构和形貌特征采用X射线粉末衍射(XRD)、透视电子显微镜(TEM)进行了表征,并以甲基橙为降解对象,对其光催化活性进行了研究。结果表明,采用无皂乳液聚合法得到的聚苯乙烯(PS)微球粒径均匀,为900nm。以紧密堆积的PS胶态晶体为模板,制得的TiO2-ZnO复合纳米材料的大孔孔径约为900nm,孔壁厚度约为20nm。XRD结果显示,材料中的TiO2为锐钛矿型。光催化降解结果表明,大孔TiO2-ZnO复合纳米材料对甲基橙降解1.5h后降解率可达91.3%,与普通的TiO2-ZnO纳米粉体材料相比提高了11.2%.     

TiO2纳米粉体的烧结行为及其性能的研究

分别采用Ti(SO4)2、TiOCl2沸腾回流直接水解制得了纯锐钛矿型和混晶的纳米TiO2。用XRD、SEM对不同煅烧温度下的纳米TiO2粉末结构、粒径大小进行了表征。结果表明:混晶中的锐钛矿相转变温度(500℃)明显低于纯锐钛矿相的(600℃以上)。纳米TiO2粉末的光催化活性与煅烧温度密切相关,500℃煅烧的混晶结构的纳米TiO2粉体表现出较高的光催化活性,20 min催化氧化降解率达到92.3%。     

超细TiO2颗粒表面包覆CeO2膜的研究

对TiO2颗粒表面进行了CeO2包覆.当超细金红石TiO2水性颗粒分散体浆料保持温度为70 ℃和pH值为8.8时,加入CeO2(CeO2以硝酸铈溶液的形式加入),然后调节pH值为9.5,老化一定时间后,将温度降为50 ℃,pH值调节为7.5,进行CeO2包膜,获得了低光催化活性、高耐候性TiO2颜料.实验结果表明,分别加入TiO2基料重量的1%,0.2%和0.05%的CeO2时,光催化活性分别近似为0,0.13和0.47.ζ电位测定表明,当pH=9.5～10.5,TiO2能够较好地分散.     

均匀沉淀法制备纳米氧化锌及其性能研究

以醋酸锌和氨水为原料,采用均匀沉淀法成功制备出六方晶系结构的纳米氧化锌(ZnO),并借助于FT-IR、XRD、UV-Vis和SEM等表征手段对其结构进行了表征.研究了在500W汞灯照射下该纳米ZnO对甲基橙溶液的光催化降解效果.结果表明,通过该方法合成的纳米ZnO对甲基橙溶液具有良好的光催化性能,降解率达到80.1％.鉴于纳米氧化锌良好的光催化性能,对其今后在光催化领域的发展趋势进行了展望.     

Preparation of erbium ion-doped TiO2 films and the study of their photocatalytic activity under simulated solar light

A series of erbium ion-doped TiO₂ (Er³⁺-TiO₂) films were prepared by a sol-gel dip/spin coating method, and the effect of the dosage of erbium ion (0-2.0 mol%), the films coating layers (1-5 layers), and calcination temperature (400-700℃) on the film structure and photocatalytic activity were investigated in detail. The films were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (TG-DTG) and UV-Vis diffusive reflectance spectra (DRS). The results showed that the films were composed of anatase, and no other TiO₂ phases (rutile and brookite). With the increase of the erbium ion dosage, the crystal size decreased. Erbium ion doping could enhance the thermal stability of TiO₂ and inhibit the increase of the crystallite size. Meanwhile doping of erbium ions gave rise to three typical absorption peaks within the range of visible light (400-700 nm), locating at 490, 523, and 654 nm, attributed to the transition of 4f electrons. The higher calcination temperature led to higher crystallinity and bigger crystal grains. The photocatalytic performance of the films was evaluated by degradation of methyl orange solution under simulated solar light. The highest quality film we prepared was with 4 layers, 1.0 mol% dosage of erbium ion, and the calcination temperature of 500℃. With this film, the degradation percentage of 7.8 mg/L methyl orange solution was up to 53.3% under simulated solar light after 6 h photoreaction.     

铁氮共掺杂制备TiO_2及其蓝光下的光催化性能

用硝酸铁和盐酸羟胺分别作Fe源和N源,在TiO2溶胶中同时引入Fe和N,一步合成得到Fe、N共掺杂的纳米TiO2粉末。用XRD等技术研究了焙烧温度和N源量对其晶相结构的影响,并用低功率蓝光LED作光源测试其光催化性能。结果表明,400℃焙烧的Fe、N共掺杂TiO2粉末具有最好的催化性能,2h内对若丹明B的降解率达68.0%。增加N源量,有利于Fe在TiO2晶格中扩散,减小晶粒度;Fe、N共掺杂对TiO2的催化性能具有协同作用,其催化能力明显优于单掺杂样品;降解机理可能与紫外光源有所不同。     

锐钛矿TiO_2的水热法制备以及紫外光降解甲醛

用硫酸钛水热法制备了纳米TiO2光催化剂,研究了纳米TiO2的形态结构特征及其光催化性能,并探讨了甲醛溶液的初始pH值和初始浓度、TiO2用量、降解温度和时间对光催化降解反应的影响。结果表明,制备的锐钛矿TiO2产物平整而密实,它由八面体结构的TiO2纳米晶大面积自组装而成。在35℃降解温度下采用254nm紫外光源照射1h后,锐钛矿TiO2对甲醛的降解率达到51.10%,2h后达68.42%。     

掺Fe~(3+)的A-TiO_2的水热法制备及其可见光光催化性能

以硫酸钛为原料,用水热法制备了掺Fe3+的TiO2粉末,并对其晶相结构进行了分析,考察了自制掺Fe3+的TiO2对甲基蓝溶液的光催化性能。结果表明:所制备的TiO2为锐钛矿型TiO2(A-TiO2)。可见光照下,用自制掺Fe3+的A-TiO2降解甲基蓝溶液的最佳条件是:于ρ(甲基蓝)为8mg/L的溶液中加入0.0203g掺Fe3+为5%(摩尔分数)的A-TiO2粉末,并加入φ(H2O2)为4%,室温反应4h,最高降解率达到约88%。     

微波促进H2O2脱色甲基橙溶液的研究

甲基橙是典型的偶氮染料之一。以甲基橙溶液模拟偶氮染料废水，探讨了在微波作用下，低浓度的甲基橙浓度、过氧化氢用量、溶液pH值、作用时问等因素对脱色率的影响。实验结果表明，微波能大大加快脱色反应速度，并能消除湿法氧化法可能产生的二次污染。微波功率为480W的条件下，酸性甲基橙溶液加入5％的H2O2作用5min，其脱色率可达到99．0％。对比甲基橙溶液处理前后紫外光谱的变化，说明经微波促进H2O2氧化后，甲基橙分子结构中的偶氮键发生断裂，破坏了偶氮-苯环共轭发色体系，从而达到了脱色的目的。     

溶胶–凝胶法WO_3纳米粉体的气敏性能研究

采用溶胶–凝胶法制得了不同掺杂量的TiO2-WO3(TiO2质量分数为0~5%)纳米粉体材料,利用X射线衍射仪、透射电镜等测试手段分析了材料的微观结构,并进行了气敏性能测试。研究发现:适量TiO2的掺杂可改变WO3的晶型,抑制晶粒的生长,提高粉体材料的气敏性能,其中掺杂量为3%的烧结型气敏元件在220℃时对汽油有较高的灵敏度,线性检测范围较宽,且抗干扰能力强。