钆掺杂纳米二氧化钛光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备不同Gd3+掺杂量的纳米TiO2光催化剂,用500 W长弧氙灯模拟太阳光,并以甲基橙模拟水研究样品的光催化性能。结果表明,钆掺杂并没有改变纳米二氧化钛的晶型结构,微观形貌为球状颗粒,粒径约为30 nm;当掺杂摩尔分数为1.26%时,光催化性能最好,用量为1 g/L,反应2 h时,降解率达51%。     

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％。     

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。     

铯离子掺杂对纳米二氧化钛薄膜光催化性能的影响

以钛酸四丁酯为主要原料,采用溶胶–凝胶法在载玻片上制备了透明的掺Cs+的TiO2薄膜。利用紫外–可见光吸收光谱和X射线衍射对薄膜进行表征,分析了Cs+掺杂对TiO2薄膜吸收光谱的影响。以光催化大肠杆菌为对象,考察了Cs+掺量和退火温度对TiO2薄膜光催化杀菌性能影响。结果表明:Cs+掺杂使得TiO2薄膜对紫外–可见光的吸收增大,TiO2薄膜吸收带边发生红移。当退火温度为550℃时,掺Cs+量为0.3%(摩尔分数)的TiO2薄膜的光催化活性最高,杀菌率达到了97.18%。     

Eu~(3+)掺杂TiO_2光催化剂的制备及废水处理性能研究

以钛酸四正丁酯、氯化铕为原料,采用溶胶-凝胶法合成了Eu3+掺杂纳米TiO2光催化剂,借助X-射线粉末衍射(XRD)及UV-Vis测试手段对样品进行了表征,并以罗丹明B为模型污染物考察了Eu3+掺杂量对样品光催化活性的影响规律。XRD分析表明,所得粉体均为锐钛矿相纳米TiO2,且Eu3+掺杂后随着掺杂量的增加,纳米TiO2特征衍射峰宽化,强度降低;UV-Vis光谱分析表明,适量铕掺杂使得催化剂在400~600 nm的可见光区对光的吸收显著增强,对光具有更高的利用率;以罗丹明B为降解物的光催化实验表明,当Eu3+掺杂量为0.5%时其光催化活性最好,并将该光催化剂用于炼油厂废水的处理,对其实际应用进行了探索。     

掺杂锡的纳米二氧化钛光催化降解苯酚的研究

以钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶(So l-gel)法制备了掺杂锡离子的纳米T iO 2粉末。采用透射电子显微镜和X光衍射仪对粉体的粒径、物相、形貌和热稳定性进行了表征。通过粉体对苯酚的降解情况对其光催化活性进行了测试,结果表明5%Sn4 -T iO 2具有良好的光催化氧化性能。     

纳米二氧化钛纤维的制备及其光催化活性

以钛酸丁酯为钛源,用溶胶-乳化-凝胶技术合成了纳米TiO2粉末,将其置入碱溶液中进行回流处理得到了纳米TiO2纤维.用X射线衍射和透射电镜对纳米TiO2的晶型和表面形貌进行表征.结果表明:当氢氧化钠溶液的浓度为10 mol/L时,所制备的纳米TiO2纤维直径为10～15 nm,纤维长径比为20～25.TiO2纤维在750℃热处理后发生由锐钛矿相向金红石相的转变.光催化降解亚甲基蓝的实验显示:未经热处理的TiO2纤维的光催化活性比纳米TiO2粉末的差,而经500℃热处理后的TiO2纤维光催化活性最强,在紫外光照射4 h后,亚甲基蓝降解率达92%.当热处理温度进-步升高后,TiO2纤维光催化活性反而降低.     

硼银共掺杂二氧化钛材料的制备及光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为钛源,硝酸银和硼酸为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备硼银共掺杂二氧化钛催化剂,采用紫外可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射光谱(XRD)对样品进行表征。以400W金卤灯为光源降解20mg/L甲基橙溶液,光照30min分别探究Ag摩尔分数、B摩尔分数、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对光催化剂性能的影响。结果表明,银硼共掺杂二氧化钛是结构不规则、大小不均匀的块状颗粒,硼、银离子成功掺入TiO2中。硼银元素的掺入使TiO2的光谱响应范围向可见光方向发生了明显红移。当煅烧温度为400℃,煅烧时间为2h,Ag摩尔分数为1.2%,B摩尔分数为6mol%时,Ag-B-TiO2降解效果最为显著,降解率为89.47%。     

掺铁纳米二氧化钛的的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备出了掺杂Fe的纳米二氧化钛粉体。采用紫外-可见漫反射吸收光谱（DRS）和X射线衍射（XRD）技术对其进行表征,并对Fe掺杂浓度、煅烧温度、煅烧时间对纳米TiO2光学活性的影响进行了研究。研究结果表明,掺杂0.5%Fe,煅烧温度500℃,煅烧时间2h改性的粉体其可见光范围的吸收明显增强,降解邻氨基苯酚的能力明显提高,5h后可达85%以上。     

光催化二氧化钛粉体的制备及其抗菌性能的研究

本文以光催化TiO2为研究对象.讨论了溶胶-凝胶法和均匀沉淀法两种制备方法;将二氧化钛的光催化抗菌性能与其他抗菌剂的性能进行了比较,并通过实验进一步说明了不同因素对二氧化钛的光催化活性的影响.     

磷钨酸掺杂二氧化钛光催化剂的吸附性能及光催化活性

以钛酸四丁酯和无水乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸掺杂二氧化钛(H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂)光催化剂,并利用XRD、SEM、DRS等对掺杂前后二氧化钛的结构进行了表征。在光催化实验初期的暗反应之后,发现H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂的吸附效果很好。对H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂的吸附性能进行了研究,结果表明,相比于Freundlich方程,Langmuir方程能更好地描述其吸附平衡。H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂光催化剂与纯TiO₂相比有更好的吸附性能,吸附时间为70 min的条件下H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂对亚甲基蓝(MB)的脱色率可达90%以上。通过自行设计的光催化反应器考察了光催化剂用量、磷钨酸掺杂量等因素对光催化降解MB性能的影响。结果表明:H₃PW₁₂O₄₀-TiO₂在紫外和可见光区域有较强的吸收,对MB溶液具有更好的光催化降解效果,而且该复合材料有较高的循环回收利用率。     

纳米SiO_2的表面改性

分别用吐温-80、油酸、十二烷基苯磺酸钠、硅烷偶联3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)和硅烷偶联剂γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)处理纳米二氧化硅,用沉降体积和亲油化度来对比改性效果,结果表明KH570改性效果最好,其最佳工艺条件为:KH570用量为8%,反应温度为70℃,反应时间为2 h,反应pH为5.5。对KH570改性前后的纳米粉体进行了红外光谱分析、热重分析、紫外-可见光谱分析、扫描电镜分析等表征。结果表明,硅烷偶联剂与纳米二氧化硅之间形成了化学结合,改性后的纳米SiO_2分散性提高,从而更好地应用于聚合物材料中。     

石英表面自组装二氧化钛光催化材料

用γ-巯丙基三甲氧基硅烷对石英进行干法改性，用氧化剂将巯基氧化为磺酸基，通过静电自组装二氧化钛制备石英表面自组装二氧化钛光催化材料。用制备的光催化材料处理含偶氮染料废水4h后，结果表明100℃焙烧得到的石英表面自组装二氧化钛光催化材料对偶氮染料废水的脱色率达到99.02％。其对偶氮染料有一定的吸附作用，但主要为降解作用。     

掺杂铁离子和铜离子的TiO2光催化剂的研究

利用钛酸正四丁酯水解制备了几种不同浓度的TiO2胶体,在降解甲基橙后发现,R（乙醇与水物质的量比）值为1／50的0．01mol／L TiO2胶体降解效果最好。在不同的pH值、反应温度、搅拌速度下制备了同时掺杂铁离子和铜离子的R值为1／50的0．01mol／L TiO2胶体,通过光降解甲基橙,发现pH值、反应温度、搅拌速度和掺杂离子浓度对TiO2胶体的形态、掺杂效果和光催化活性均有影响。对比纯TiO2胶体的光降解甲基橙效果发现,掺杂铁离子和铜离子的TiO2光催化剂在pH值2．0、低搅拌速度、室温情况下,具有更好的光催化活性。     

载银二氧化钛光催化杀菌性能的研究

以偏钛酸为前驱体,浸渍一定浓度的硝酸银溶液,用热沉积法制备出载银二氧化钛。用XRD测定载银二氧化钛的结构,扫描电镜观测形貌,研究了载银量、光强、二氧化钛浓度、细菌浓度对光催化杀菌的影响。结果表明:制备的粉体为超细锐钛矿型二氧化钛,颗粒为均匀的类球形,粒度约为100～200nm。在二氧化钛颗粒上负载约1.6%的银可以扩展光源利用范围至可见光,光催化作用与银协同杀菌;但银量过高,则主要体现银的杀菌效果。光强增加,杀菌效果提高;二氧化钛的浓度为1.5g/L时杀菌效果最好;细菌浓度低于106细胞/mL时,载银二氧化钛杀菌率可以达到90%以上。     

纳米二氧化钛光催化降解水中有机污染物的研究

Ti0     

Synthesis and characterization of Fe doped titanium dioxide nanopowders

Titanium dioxide nanopowders, doped with different amounts of Fe³⁺ ions (0.3-5 mass%), were synthesized by acid-catalyzed sol-gel method in a non-aqueous medium. The obtained powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and determination of izoelectric points as well as particle diameters. Careful investigation of porous structure was provided by application of nitrogen adsorption-desorption method. Structure analysis showed that the obtained nanopowders exhibited the anatase crystal structure, independent of the amount of iron dopants. The presence of Fe³⁺ ions in anatase decreases the value of isoelectric point of undoped TiO₂. Unlike crystal structure, porosity parameters are strongly affected by the amount of iron ions incorporated in TiO₂ lattice. The mesoporosity of TiO₂ can be successfully controlled by changing the amount of iron dopants.