氮掺杂纳米TiO2光催化材料的制备及表征分析

以钛酸丁酯为钛源,尿素为氮源,采用溶胶——凝胶法制备纳米TiO2胶体。通过XRD、FI-IR、TG/DTG、UV-VisDRS等分析方法发现,氮掺杂对TiO2的晶型转化起抑制作用;紫外-可见光吸收光谱的分析结果表明,氮掺杂纳米TiO2可有效增强其紫外光区和可见光区吸收性能,拓展了纳米TiO2的光响应波长范围,提高了其光催化性能。     

V-N共掺杂TiO_2/玻璃珠光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料,研究V-N-TiO_2(V-N-TiO_2)的浓度、V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数、玻璃珠尺寸、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能的影响。采用XRD、EDS、TEM、XPS等测试手段对复合材料的结构和性能进行表征;在100 W汞灯下,以苯酚溶液为目标降解物,对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能进行测定。研究表明:当V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数为4次、玻璃珠尺寸为2~3mm、煅烧温度为400℃和煅烧时间为4.5h时,得到的V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料对苯酚的光催化性能最佳,且单位催化剂对苯酚的降解量略高于V-N-TiO_2。V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料既易于回收,又具有良好的光催化性能。     

共掺杂Cu-Ce/TiO_2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱体制备了不同Cu-Ce掺杂量的纳米TiO2光催化材料。通过模拟环境室内甲醛气体的降解实验,探讨了不同样品在日光灯和纯可见光下的光催化效果,并采用X射线衍射仪和紫外-可见分光光谱仪对其晶相结构与光学特性进行表征分析。结果表明,Cu-Ce掺杂能明显提高二氧化钛在可见光下的光催化活性,当Cu-Ce掺杂浓度为2.5%时,对甲醛气体的光催化降解效果最佳。     

钇氮共掺杂纳米TiO_2光催化降解染料废水研究

以溶胶-凝胶法制备了钇、氮共掺杂纳米TiO2,对甲基橙染料废水进行了光催化降解实验。XRD、UV-VIS、FT-IR分析表明,500℃煅烧时得到的仍是锐钛矿型TiO2,晶粒变小;与单一的掺杂相比,共掺杂光催化活性有较大的提高,光响应范围得到很大拓展。Y3+、N的掺量分别为0.8%和0.5%时,在1.5h内甲基橙的降解率达到99.8%。     

铁氮共掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法与微波合成法相结合制备铁氮共掺杂的TiO2光催化剂。通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等对Fe-N-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝（MB）作为目标降解物,考察经不同温度热处理及不同掺铁量的样品对MB的降解效果。结果表明所制备的样品在700℃热处理5h后为锐钛矿相与金红石相混晶,样品的吸收阈值波长向可见光红移约45nm。铁氮共掺杂抑制了样品从锐钛矿相向金红石相的转变,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,热处理温度为600℃、掺铁量与TiO2摩尔比为1︰200条件下制备的样品,其光催化活性明显高于Degussa P25。     

Er-Ce共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Er-Ce共掺杂的TiO2纳米粉体，并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。采用TG-DTA、XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明，Er-Ce共掺杂的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃，结晶完整、主晶相为锐钛矿型，平均粒径约为20nm；掺杂可使TiO2吸收带发生红移，光催化性能增强；共掺杂体系的最佳量为n（Er）：n（TiO2）=0．1％，n（Ce）：n（TiO2）=0．05％。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果，反应2h降解效果达到92．37％，优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。掺杂复合光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。     

N、S共掺杂纳米TiO2的制备、表征及光催化性能研究

以TiCl4、硫脲为原料，采用微波催化水解沉淀法合成了S掺杂的TiO2前驱体，在NH3／N2气氛中经高温煅烧处理制得N、S共掺杂纳米TiO2光催化剂，用XRD、UV-Vis／DRS、FT-IR、TG-DTA、SEM等对其进行了表征。并考察了该催化剂在可见光及紫外光区的催化活性。结果表明，N掺杂在TiO2表面形成了Ti-O-N键；S掺杂可以导致TiO2晶粒尺寸细化。而N、S共掺杂导致了TiO2晶格畸变，产生了新的能级结构，使催化剂的吸收边带红移。晶粒基本呈球形和类球形，粒径在15-20nm之间。N、S共掺杂对提高光催化活性具有协同作用，在可见光和紫外光区均表现出较佳的光催化活性。     

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%。     

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。     

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。     

V-N共掺杂TiO2/凹凸棒土光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备了V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化复合材料,研究了V-N-TiO₂/凹凸棒土的制备方法、V-N-TiO₂与凹凸棒土的质量比、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化性能的影响。在模拟太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液为目标降解物,对V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化性能进行测定。研究结果表明：当V-N-TiO₂与凹凸棒的质量比为1：3、煅烧温度为300℃和煅烧时间为2 h时,得到的V-N-TiO₂/凹凸棒土光催化复合材料对亚甲基蓝的光催化性能最佳。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

溶胶-凝胶法制备N-卤素共掺杂TiO_2可见光催化材料

为满足低温制备N掺杂TiO2可见光催化材料的需要,采用溶胶-凝胶法,以十六烷基三甲基氯(溴、碘)化铵为掺杂剂,在回流条件下与TiO2纳米晶溶胶直接反应,制备TiO2光催化材料T5100-C、T5100-B、T5100-I。通过XPS分析,只有样品T5100B成功地在TiO2晶格中掺入了N、Br。UV-Vis漫反射吸收光谱和亚甲基兰(MB)的可见光降解实验表明,样品T5100-B具有良好的可见光响应和光催化活性;而样品T5100-C和T5100-I没有明显的可见光响应和可见光催化活性。N的掺杂使得样品T5100-B具有明显的可见光吸收,而Br的掺杂可以阻止光生电子/空穴对的复合,二者共同提高可见光催化活性。     

钼氮共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

采用简单的溶胶-凝胶法制备了一系列不同钼掺杂比例的钼氮共掺杂TiO2光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRSs)及光致发光光谱(PL)等手段对催化剂进行了表征,并通过降解亚甲基蓝(MB)对催化剂光催化活性进行了评价.结果发现,掺杂后TiO2在可见光区吸收...     

氟、锌共掺杂TiO_2纳米晶的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氟、锌共掺杂TiO2纳米晶光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相,平均粒径约16nm。掺杂后,样品光吸收性能未得到显著改善,但其光催化活性却得到显著提高。掺杂离子F-有利于光催化反应过程中羟基自由基的形成,样品光催化活性因而得到显著提高;共掺杂样品中,随着Zn掺杂量的增加,样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势,Zn掺杂量为2%时,共掺杂样品的光催化性能最佳。     

氮掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验。结果表明:样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氮掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400~470 nm。光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能。     

氮掺杂TiO_2的制备及其在不同光源下的光催化性能

本文以钛酸四正丁酯为前驱体,以氨水为氮源,通过温和的溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂,采用FT-IR、TG、粒度、UV-Vis/DRS、XRD、TEM和XPS对其进行了表征。XRD、TEM测试显示N-TiO2光催化剂颗粒分布均匀、晶粒尺寸20nm左右。XPS测试表明N掺杂TiO2形成取代态O-Ti-N结构和间隙态Ti-O-N结构。以亚甲蓝为目标污染物,探讨N/Ti摩尔比、煅烧温度、煅烧时间对催化剂催化性能的影响,评价催化剂在自然光、紫外光以及可见光下的催化活性。结果表明,在紫外或可见光下,不同比例的N-TiO2催化性能相近;自然光下,当N/Ti摩尔比为0.15和0.20时,其催化活性最佳;其反应速率符合一阶动力学原理。在三种光源下,煅烧温度越高,催化剂的催化性能越好,但煅烧时间对催化剂的催化性能影响较小。本研究结果显示N-TiO2催化剂在自然光、紫外光及可见光下均具有良好的光催化性能,具有广泛的实用性。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

镧掺杂TiO_2/活性炭纤维复合光催化材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,以活性炭纤维为载体,制备了镧掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明:镧的掺杂能够提高TiO2/ACF复合材料的光催化活性。当焙烧温度为400℃,镧的掺杂量为2%(摩尔分数)时,材料的光催化活性达到最佳效果。     

氮氟共掺杂二氧化钛薄膜的制备、表征及杀菌性能

通过溶胶?凝胶法制备了氮氟共掺杂TiO₂(N-F-TiO₂)溶胶, 并利用丝网印刷法在玻璃基底上制备了N-F-TiO₂薄膜, 通过XRD, XPS及漫反射对N-F-TiO₂进行了表征. XRD分析表明制备出的N-F-TiO₂以锐钛矿结晶为主; XPS谱显示 N元素以N-Ti-O成键的形式掺杂在晶体中, F元素以表面吸附和晶格掺杂的形式存在; 紫外?可见漫反射表明与TiO₂相比, N-F-TiO₂的吸收强度明显增强, 光吸收起始位置有明显红移. 利用大肠杆菌做为实验菌种, 采用可见光与365nm紫外光分别作为激发光源, 对其相对存活率及细胞膜损伤程度进行了研究. 结果表明: N-F-TiO₂薄膜具有较高的杀菌效率, 光照60min时紫外光下大肠杆菌相对存活率降低到0, 可见光下为10%; 细胞损伤实验结果表明在紫外光作为光催化激发光源时, 菌悬液中脂质过氧化物(MDA)含量最大值可以达到1.4 nmol/mg干细胞重, 可见光下可以达到0.9 nmol/mg 干细胞重.