氮掺杂改性TiO_2多孔薄膜光催化降解4-硝基苯酚

本文采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO_2光催化剂,并对N掺杂TiO_2进行了改性,分别以P25、N掺杂TiO_2、改性的N掺杂TiO_2为原料,通过逐步研磨、旋转涂膜以及高温煅烧制得三种多孔薄膜,并对其进行了表征。场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察结果显示,煅烧后薄膜呈现显著的多孔结构。以4-硝基苯酚(4-NP)溶液为目标污染物,研究紫外光下TiO_2多孔薄膜的光催化性能,确定最佳降解条件,并研究了薄膜耐用性以及三种薄膜对4-NP的光催化性能的比较。结果表明,三种多孔薄膜中,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜光催化性能最佳,10mg/L的4-NP溶液吸附30min,在pH=2条件下180min,降解率达到了90%以上,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜单次降解180min,循环使用4次的降解率仍接近80%,显示了薄膜具有较好的可耐用性。     

Al2O3/TiO2复合光催化薄膜的制备、表征及性能研究

近年来,二氧化钛光催化技术正成为光化学、能源、环境以及材料等领域的研究热点。作为一种新型的环境净化材料,TiO_2光催化剂可广泛应用于污水处理、空气净化、抗菌除臭、表面防污、自清洁等方面,目前,TiO_2光催化剂的固定化及其光催化活性的改善是 TiO_2光催化材料设计、开发和应用中急需解决的问题。本文利用阳极氧化和电沉积技术,在铝合金表面成功地制备出具有较好光催化活性的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜。系统研究了复合薄膜的制备工艺;表征了复合薄膜的形貌、结构、成分以及光谱特性;详细分析了复合薄膜的光催化性能,并对这种特殊的复合薄膜形成机理进行了探讨。研究结果表明:电沉积液温度在薄膜制备过程中是最重要的影响因素,合理地控制沉积过程中的工艺参数可得到具有最佳表面质量和光催化性能的 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜,H_2SO_4-Al_2O_3/TiO_2复合薄膜经热处理,表面有锐钛矿结构 TiO_2生成,TiO_2的晶粒尺寸在纳米量级;TiO_2在加热过程中主要发生表面吸附水和吸附有机物的脱附、结晶水的失去及非晶相的晶化三种变化,且 TiO_2由无定形结构向锐钛矿晶体结构转变的温度为425℃左右;三种类型 Al_2O_3/TiO_2复合薄膜的表面形貌存在较大差异,这主要归因于三种铝阳极氧化膜的膜厚及表面微孔结构的不同;三种类型的复合薄膜均具有紫外光光催化活性;通过 Fe 离子掺杂改性以及萘酚蓝黑染料敏化处理后,复合薄膜的光催化性能可得到明显地改善;由薄膜形成机理的分析可知,TiO_2主要通过交流电沉积过程中的阴极反应沉积于铝阳极氧化膜微孔处和表面上。     

模拟太阳光下氮掺杂纳米TiO_2对甲基橙的降解性能

采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂的纳米二氧化钛(TiO_2)光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,用氙灯模拟太阳光,评价了其光催化活性,运用XRD、UV-Vis DRS和XPS等技术对制备的TiO_2进行表征,结果表明,氙灯下,500℃焙烧所制备的N掺杂TiO_2(N500)具有最佳的光催化活性,该催化剂为纯锐钛矿型,氮的质量掺杂量为0.7%,对波长400~550nm的可见光有较强的吸收。     

氮-镨共掺杂TiO_2的制备及催化性能研究

为了提高TiO_2的光催化性能,采用溶胶凝胶法制备了N和稀土Pr共掺杂TiO_2光催化剂。用XRD、SEM和紫外-可见光分度计对样品进行表征,并考察了掺杂量、煅烧温度和晶型对TiO_2光催化性能的影响。研究发现N-Pr混合改性的TiO_2的催化活性均高于未改性的,5%的N和0.5%的Pr混合掺杂并经500℃锻烧后,样品为单一的锐钛矿相且粒径分布较窄,在模拟灯光照射下表现出较高的光催化活性和降解甲基橙溶液的能力,在80 min内使甲基橙溶液的降解率达到了99%。     

TiO_2光催化剂的掺杂改性及应用研究进展

国内外关于纳米TiO_2光催化剂有着广泛的研究和应用。离子掺杂能拓宽TiO_2光谱吸收范围,有效改善其光催化活性。综述了离子掺杂改性纳米TiO_2光催化剂的研究进展,分析了金属离子掺杂、非金属离子掺杂、多种不同离子共掺杂的掺杂机理及对TiO_2光催化性能的影响,介绍了纳米TiO_2光催化剂在污水处理中的应用现状。最后指出离子掺杂TiO_2和纳米TiO_2光催化剂在污水降解中存在的问题,并对今后的研究方向做了展望。     

球形介孔SiO_2/TiO_2复合材料的制备及光催化性能研究

研究了采用溶胶-凝胶法制备SiO_2/TiO_2复合材料,利用XRD、FT-IR、SEM及比表面分析法等对复合材料的形貌、晶型等进行了表征。结果表明:SiO_2/TiO_2为球形介孔材料且有Si—O—Ti键的形成;一定量的SiO_2掺杂和材料的介孔结构,大大提高了复合材料的比表面积;所制备SiO_2/TiO_2复合光催化剂对亚甲基蓝的光催化降解实验结果表明,SiO_2/TiO_2复合材料具有优异的吸附及光催化降解性能。     

La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展

稀土掺杂对TiO_2改性可以拓宽光谱响应范围、提高量子效率及太阳能利用率,是提高TiO_2纳米材料光催化活性及可见光吸收能力的重要方法。综述了近年国内外有关La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展,主要分析了La掺杂材料的制备方法、物相特征以及La与其他元素共掺杂等方面的研究现状,并进一步指出La掺杂TiO_2目前存在的问题以及未来的研究方向。     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,尿素为N源,硝酸镧为La源,制备了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD、UV-Vis、SEM-EDS和XPS对复合材料的结构和性能进行了表征。以2,4,6-三硝基甲苯作为目标污染物,考察了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的光催化活性及再生利用性能。结果表明:N与La共掺杂并负载电气石后,两者协同作用使TiO_2晶粒更加细化,光吸收范围向可见光区拓展,N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料具有良好的光催化活性和再生利用性能,且在模拟可见光照射条件下对2,4,6-三硝基甲苯具有良好的去除效果。     

不同形貌Ag修饰TiO_2的制备及其光催化性能研究进展

TiO_2凭借其优越的光催化性能,在环境治理方面得到了广泛应用。为了增加纯TiO_2的可见光利用率以及提高其量子效率,Ag修饰TiO_2得到了广泛的研究。根据光催化剂形貌分类,综述了近年来Ag修饰TiO_2微粒、薄膜、纳米管、纳米线的制备工艺以及光催化性能研究,并展望了Ag改性后的TiO_2应用前景。     

N掺杂TiO2光催化剂的制备及其可见光降解甲醛

采用水解沉淀法制备了纯的和N掺杂的TiO2纳米光催化剂,并用二次离子质谱、X射线衍射、紫外-可见漫反射光谱、比表面积、透射电镜等技术进行了表征。以GaN基兰色发光二极管为光源,研究了催化剂光催化降解甲醛的活性。实验表明,在最佳反应条件下,N掺杂的TiO2纳米光催化剂在可见光下对甲醛有良好的光催化活性。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

Mn、N共掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能

为研究Mn、N共掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维(Mn-N/TiO_2-BACF)的可见光光催化性能,首先,以MnSO_4·H_2O为锰源,尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了光催化复合材料Mn-N/TiO_2-BACF;然后,利用SEM、XRD及XPS等考察了煅烧温度对Mn-N/TiO_2-BACF结构和可见光光催化性能的影响。结果表明:Mn、N共掺杂使光催化复合材料的光响应范围由紫外光区域拓宽至可见光区域;随煅烧温度的提高,光催化复合材料表面的晶格氧含量逐渐降低,吸附氧含量先降低后增加,而羟基氧含量有所增加;光照400min后,350℃锻烧制备的Mn-N/TiO_2-BACF在可见光下对亚甲基蓝的光降解率达99.7%。同时,还发现Mn-N/TiO_2-BACF在可见光下的光降解率与煅烧温度没有相关性。     

氮掺杂TiO2光催化剂研究进展

对TiO2光催化剂进行改性,实现可见光催化活性是第二代光催化剂走向实用化的关键.氮掺杂TiO2是一种理想的具有可见光活性的光催化剂,由于N 2p态与O 2p态杂化,实现带隙窄化和吸收带边红移,对于实现可见光催化活性具有重要意义.评述了氮掺杂改性TiO2光催化剂的国内外研究现状,分析了不同掺杂方法对于实现TiO2可见光催化活性的掺杂机理和改性机理,提出研究合适的催化剂载体对TiO2进行氮等非金属负载是今后努力的方向,并且应该建立统一的催化剂性能评价标准.     

贵金属改性TiO2光催化剂的机理及研究进展

利用贵金属改性TiO2光催化剂是提高TiO2光催化活性的主要方法之一,在离子掺杂改性TiO2研究中受到重点关注。综述了贵金属改性TiO2光催化剂的机理,总结了贵金属改性TiO2光催化剂的主要制备方法,分析了目前贵金属改性TiO2光催化剂研究中存在的问题,指出通过某些贵金属掺杂TiO2光催化剂能克服贵金属表面沉积改性方法的不足,并能有效改善TiO2光催化剂的光催化性能。     

TiO2-GO复合光催化剂的制备及其对硝基酚类污染物的降解性能

采用水热法制备了二氧化钛-氧化石墨烯(TiO_2-GO)复合光催化剂,采用X射线多晶粉末衍射和扫描电镜对其性质进行了表征,并以对硝基酚为目标污染物,考察了复合光催化剂在可见光和紫外光照射下的降解性能。结果表明:GO掺杂既能提高TiO_2颗粒的分散度,增加其比表面积,又能降低光生电子与空穴的复合几率,提高光催化活性。另外,GO掺杂还将TiO_2的光响应范围拓展至了可见光区域。     

La~(3+)、Nd~(3+)与非金属氮共掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ti O2、1%La/Ti O2、1%Nd/Ti O2和系列稀土La3+和Nd3+共掺杂Ti O2光催化剂,进而结合水热法制备了双稀土La3+、Nd3+和非金属氮共掺杂多元体系Ti O2光催化剂,并采用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对制备样品的微观结构、光谱学性能和离子掺杂形式进行了表征。研究表明,实验所制备样品均为锐钛矿型Ti O2光催化剂,稀土离子La3+或Nd3+的掺杂能有效抑制Ti O2颗粒尺寸的生长,而且双稀土离子的共掺杂更有效抑制Ti O2光催化剂颗粒尺寸的生长;非金属离子N的掺杂,能有效拓宽Ti O2光催化剂的光响应范围;多元体系Ti O2光催化剂中,稀土钕以+3形式掺杂,非金属氮以-3形式掺杂。实验以甲基橙为目标污染物研究其光催化性能,研究表明,所制备的光催化剂均有较高的紫外光光催化性能,其中样品1%(La∶Nd,1∶7),N/Ti O2的紫外光光催化性能最高,而且有较强的可见光光催化活性。     

Cu、N共掺杂纳米TiO_2制备及光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2,并利用XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等技术进行分析,以二甲酚橙为目标降解物对光催化活性等进行了研究。结果表明,纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2均为锐钛矿晶型,掺杂使得晶粒尺寸变小,吸收阈值红移,使其可见光吸收率比未掺杂的纳米TiO_2有了很大提高,最终导致其光催化降解二甲酚橙的活性得到显著增强。     

氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理

用氧化石墨烯(GO)和TiO_2水凝胶制备一系列GO/TiO_2复合光催化剂。通过SEM,XRD和Raman光谱等对复合光催化剂进行表征,研究不同实验条件下纯TiO_2和复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)染料废水的脱色效果。结果表明:复合光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿相,其光催化活性优于纯TiO_2。当GO的复合量达到15%(质量分数)时,光催化活性最高。在浓度为10mg/L、初始pH值约为8的30mL合成废水中加入250mg复合光催化剂,2.5h后脱色率可达93.1%。通过复合氧化石墨烯,以TiO_2为主要成分的复合光催化剂具有一定的可见光光催化活性。根据处理前后模拟废水的紫外-可见光光谱全波扫描结果推测,GO/TiO_2复合光催化剂的光生电荷会直接破坏MB分子中的发光基团,在处理过程中没有新的发光基团产生。     

镧系元素改性TiO_2催化剂的研究进展

TiO_2纳米材料是当前纳米科技的研究热点,在环境净化、光电催化、化学传感等领域具有非常广阔的应用前景。但是对可见光利用率低、光量子效率很低成为制约其应用的瓶颈,通过镧系元素掺杂改性的方法,可以显著拓宽对可见光谱的响应范围、提高吸光系数,进而提高其光催化率。综述了镧系元素掺杂TiO_2的光催化机理及制备方法的研究进展,展望了今后值得关注与研究的问题。