多金属氧酸盐/二氧化钛复合光催化剂的制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法和水热合成法制备出杂多酸(K_6P_2W_(18))/TiO_2复合光催化剂,并对其进行SEM,XRD,IR表征。采用该复合催化剂和单一TiO_2在紫外光条件下对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解,考察两者的光催化活性,并分别测出降解之后的甲基橙溶液的COD值(化学需氧量)。通过实验可以得出,杂多酸/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显优于单纯的TiO_2光催化剂。并且,经模拟紫外灯照射甲基橙溶液8h后,加入复合光催化剂的甲基橙溶液COD去除率达到61.98%,而加入单纯的TiO_2光催化剂的COD去除率仅达到40.63%。     

二氧化钛-碳纳米管复合材料的制备和光催化性能

利用水热法制备了分别掺杂负离子粉和二氧化硅的二氧化钛溶胶,并分别以活性炭、碳纳米管作为载体进行负载,制备得到二氧化钛-碳纳米管(TiO_2-CNTs)复合材料;通过XRD及SEM对样品进行了表征;并以甲基橙为目标降解物评价了复合材料的光催化性能。XRD结果表明虽然负载体二氧化钛的峰的一致的;SEM的结果表明CNTs负载的TiO_2复合催化剂其晶粒尺寸变小,其中掺杂改性的TiO_2催化剂粒径更小。光催化降解实验结果表明碳纳米管作为载体所制复合材料光催化性能优于活性炭负载的。掺杂改性的TiO_2催化剂对甲基橙的光催化降解性能优于纯TiO_2催化剂,而掺杂二氧化硅的二氧化钛光催化性能优于掺杂负离子粉的。     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

氮掺杂制备锐钛矿型纳米TiO2及降解甲基橙的研究

采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂TiO2光催化剂。考察了氮的掺杂量、热处理温度对TiO2光催化能力的影响。用XRD、 SEM和紫外-可见光分度计对样品的晶型、形貌和光催化性能进行表征。结果表明氮的掺杂有助于改善TiO2的光催化性能,在灯光照射下5％N-TiO2煅烧温度为450℃时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内降解甲基橙溶液达到了98％。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

钕和镨共掺杂TiO2光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备纯纳米TiO2、钕和镨掺杂的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙为目标降解物,研究了催化剂加入量、染料初始质量浓度、溶液pH值对甲基橙降解率的影响。实验结果表明,钕掺杂的纳米TiO2光催化活性高于纯纳米TiO2的光催化活性,而适量钕镨共掺杂纳米TiO2光催化活性可进一步提高,最佳掺杂浓度为0．5％的钕和0．2％的镨。当钕和镨共掺杂纳米TiO2催化剂加入量为2．0g／L,甲基橙溶液的初始质量浓度为30mg／L,pH值为10．5时,在40w紫外灯光照射35min后降解率最好,可达到93％。     

掺铁二氧化钛纳米晶的制备及其光催化性能

通过溶胶-凝胶法室温制备了掺杂铁二氧化钛纳米晶光催化剂。采用透射电子显微镜、X射线衍射仪、能谱元素分析仪、紫外-可见分光光度计等对所得产物进行表征。以甲基橙为目标降解物,对未掺杂的二氧化钛纳米晶及掺杂铁的二氧化钛纳米晶进行了光催化降解性能研究,并对其降解机理进行了分析。结果表明:适量的铁掺杂有利于提高二氧化钛纳米晶的光催化性能和对甲基橙的降解率。铁的最佳掺杂量为25%[Fe占(Ti+Fe)的摩尔分数]。掺杂铁的二氧化钛纳米晶光催化性能优于纯二氧化钛纳米晶,在光照150min后,甲基橙的降解率达75%以上。     

钕和镨共掺杂TiO2光催化性能的研究

采用溶胶—凝胶法制备纯纳米TiO2、钕和镨掺杂的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙为目标降解物,研究了催化剂加入量、染料初始质量浓度、溶液pH值对甲基橙降解率的影响.实验结果表明,钕掺杂的纳米TiO2光催化活性高于纯纳米TiO2的光催化活性,而适量钕镨共掺杂纳米TiO2光催化活性可进一步提高,最佳掺杂浓度为0.5％的钕和0.2％的镨.当钕和镨共掺杂纳米TiO2催化剂加入量为2.0g/L,甲基橙溶液的初始质量浓度为30 mg/L,pH值为10.5时,在40 W紫外灯光照射35 min后降解率最好,可达到93％.     

氮掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

以三乙醇胺为氮源采用水热法制备了氮掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、TEM和UV—vis／DRS分析、表征氮掺杂对TiO2微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并通过降解甲基橙溶液研究其光催化活性。结果表明：制得的氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿型,粒径约为10nm,a掺杂引起光催化剂的吸收波长向可见光区红移。当pH=11．0,300℃焙烧3h时制得的氮掺杂TiO2光催化活性最强,甲基橙50min的降解率达98％。     

La~(3+)掺杂TiO_2光催化材料的制备研究

以钛酸丁酯、过氧化氢、无水乙醇等为原料,二氧化硅为载体,硝酸镧为掺杂物,采用静电自组装方法制备二氧化钛光催化剂,同时利用紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、激光粒度仪对所制备的二氧化钛进行表征和分析。结果表明,采用静电自组装制备的二氧化钛光催化剂平均粒径为44.4μm;镧掺杂后的二氧化钛比纯二氧化钛的光催化性能有较大提高;当目标降解物甲基橙溶液浓度为15 mg/L,催化剂加入量为0.30 g,镧掺杂量为4%时,降解效果最好。     

La~(3+)掺杂TiO_2光催化材料的制备研究

以钛酸丁酯、过氧化氢、无水乙醇等为原料,二氧化硅为载体,硝酸镧为掺杂物,采用静电自组装方法制备二氧化钛光催化剂,同时利用紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、激光粒度仪对所制备的二氧化钛进行表征和分析。结果表明,采用静电自组装制备的二氧化钛光催化剂平均粒径为44.4μm;镧掺杂后的二氧化钛比纯二氧化钛的光催化性能有较大提高;当目标降解物甲基橙溶液浓度为15 mg/L,催化剂加入量为0.30 g,镧掺杂量为4%时,降解效果最好。     

稀土元素Ce掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在[Bmim]PF6离子液体介质中微波辅助制备稀土元素Ce掺杂改性的TiO_2光催化剂TiO_2-Ce,以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,在紫外光照和微波辐射-紫外光照降解条件下考察TiO_2-Ce催化剂的光催化活性。利用荧光技术以对苯二甲酸作为荧光探针检测TiO_2-Ce催化剂表面产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,以了解光催化降解反应机理。结果表明,通过优化反应条件制得的TiO_2-Ce催化剂具有较高光催化降解活性和热稳定性,在紫外光照和微波辐射-紫外光照条件下降解60 min后,甲基橙降解率分别为98.6%和99.3%,苯酚降解率分别为96.6%和97.2%。荧光光谱分析表明,TiO_2-Ce在微波辐射-紫外光照条件下产生的羟基自由基比紫外光照多,因而微波辐射-紫外光照具有强化TiO_2-Ce降解模拟污染物作用的效果。反应动力学数据表明,TiO_2-Ce光催化降解甲基橙溶液反应呈一级反应动力学规律,其表观速率常数k最大值为0.056 2 min-1。     

稀土杂多酸盐光催化降解活性染料废水的研究

制备了稀土杂多酸盐Na13[Yb(TiW11O39)2].xH2O。采用稀土杂多酸盐作为光催化剂,研究了其对模拟染料废水甲基橙溶液的光催化脱色降解的影响。实验结果表明,稀土杂多酸盐对染料废水有较好的光催化降解效果。讨论了影响光催化降解效果的几个重要因素:溶液初始酸度、催化剂投加量、溶液初始质量浓度等。最后,在300 W紫外灯光照下,研究了该稀土杂多酸盐降解10 mg/L甲基橙溶液的动力学。     

氧化钇掺杂TiO2的光催化活性研究

采用固相研磨法制备Y2O3-TiO2复合半导体光催化剂和纯TiO2光催化剂。以甲基橙为降解目标物,研究了Y2O3掺杂TiO2为催化剂的紫外光催化反应,来探讨Y2O3掺杂对TiO2光催化降解甲基橙的可行性。并重点考察了Y2O3的掺杂量、催化剂的添加量、溶液初始浓度、光照时间、溶液pH值对降解率的影响。实验结果表明:单纯只靠紫外光光照或Y2O3掺杂并不能快速、有效地降解甲基橙。在Y2O3掺杂比为1.5%、催化剂用量为1.5 g/L、pH为6、初始浓度为10 mg/L的甲基橙,30w紫外灯光照降解1.5 h的条件下,甲基橙的降解率可达90.2%。     

可回收高温型二氧化钛光催化材料的制备及表征

用钛酸四丁酯为前驱体，采用溶胶凝胶法制备二氧化钛光催化剂，以硅灰粉尘为载体，经高温烧结制备可回收、可用于高温场合的二氧化钛光催化材料，主要探讨光催化剂与载体的不同比例对材料的催化活性的影响。通过紫外灯照射下甲基橙溶液光催化降解率来表征样品的光催化活性能，用氮脱吸附法测定样品的比表面积，采用X射线粉末衍射分析二氧化钛的晶型，用扫描电镜观察样品的微观形貌。实验结果确定硅微粉与TiO2的合成比例为7：3，其比表面积达到26．65m^2／g；用15W的紫外灯照射24小时后可使甲基橙溶液退为无色，降解率达到99．1％．     

高效紫外光催化剂活性炭负载纳米TiO_2+Au降解甲基橙的研究

本文利用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载TiO_2+Au光催化剂,并对其进行了SEM,TEM,XRD,红外光谱,X-射线衍射等表征,在紫外光下,以甲基橙为目标降解染料,用紫外可见吸收光谱计算光催化活性,结果表明,用活性炭负载TiO_2+Au光催化剂,对于甲基橙具有很好的光催化降解效果。     

煅烧及干燥工艺对Yb-La/TiO_2光催化剂性能的影响

采用溶胶凝胶法制备镱镧共掺杂二氧化钛光催化剂Yb-La/TiO_2,并通过XRD、IR和BET手段对样品进行表征。在紫外光照射下,以罗丹明B作为目标降解染料,考察了催化剂的光催化性能。结果表明,制备Yb-La/TiO_2光催化剂煅烧及干燥工艺为:煅烧550℃,2h,干燥150℃,24h;此条件下制备出的Yb-La/TiO_2能使罗丹明B的降解率达到93.37%结构表征结果显示:Yb-La/TiO_2催化剂使粒径降低,比表面积增加,催化活性增加,镧镱共掺杂TiO_2产生了协同效应。     

介孔二氧化钛负载La_(1-x)Fe_xNiO_3催化剂光降解甲基橙的研究

本文采用溶胶凝胶法制备了粉体钙钛矿氧化物La_(1-x)Fe_xNiO_3(x=0.2,0.4,0.6,0.8)作为光催化剂,通过改变钙钛矿氧化物中掺杂元素Fe3+的比例,并将其负载到介孔二氧化钛上。通过对比钙钛矿型金属氧化物以及二氧化钛在自然光和紫外光下的催化降解甲基橙的降解率,发现介孔TiO_2负载La_(1-x)Fe_xNiO_3催化剂可有效地提高甲基橙的光降解率,相比于单独的钙钛矿型催化剂和二氧化钛催化剂,其光催化降解甲基橙的效果能提高40%。     

Ag掺杂二氧化钛光催化降解甲基橙的研究

以二氧化钛为钛源,硝酸银为银源,制备了掺银的TiO2光催化剂,以分析TiO2的掺银量、催化剂用量、溶液的初始浓度的影响为基础,研究了掺银的TiO2光催化剂催化降解甲基橙的动力学过程。结果表明:在40 w紫外光条件下,初始浓度为5 mg/L的甲基橙溶液,掺银量为5%(摩尔分数),催化剂用量为0.9 g/L,室温下反应2 h时后甲基橙的降解率达到93%;银掺杂TiO2光催化降解甲基橙的反应可以用一级反应动力学方程进行描述。     

P-Mo-V/TiO_2膜状光催化剂的性能及光催化动力学

以钛酸丁酯为先驱物,乙醇为溶剂,二乙醇胺为抑制剂,采用溶胶—凝胶法,制备了玻璃片负载P-Mo-V杂多酸/TiO_2膜状光催化剂,分别在紫外光和太阳光下用中性红溶液进行光催化降解实验,研究了掺杂量对二氧化钛薄膜光催化性能的影响。实验结果表明:在太阳光和紫外光下,掺杂P-Mo-V/TiO_2膜比纯TiO_2薄膜光催化活性好,掺杂降低了光催化降解活化能;拟合紫外光下两种光催化膜降解中性红为一级反应,并求得活化能分别为E=38241.07J/mol,52576.07J/mol。制备的两种薄膜光催化剂可以重复利用。