微弧氧化法制备硫离子掺杂TiO_2薄膜及光催化制氢性能研究

以Na2SO3作为硫源,采用微弧氧化法法制备了硫离子掺杂TiO2薄膜(S-TiO2),利用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对上述催化剂进行了表征。分析结果表明,TiO2膜层只生成单一相的锐钛矿,并没有发现金红石相TiO2的特征峰;TiO2膜层的晶相组成及表面形貌没有受到硫源加入的影响;S离子掺杂后TiO2薄膜的吸收边发生红移,表明薄膜对可见光有一定的响应。Na2SO3添加浓度为0.03mol/L时,制备的S-TiO2光催化产氢速率达到0.279μmol/cm2·h。     

扩渗温度对TiO_2 NTs/TC4光催化制氢性能的影响

为了提高TiO_2薄膜光催化活性,采用阳极氧化在TC4钛合金表面制备了TiO_2纳米管阵列。利用扫描电镜、X-射线衍射、拉曼谱图、X-射线光电子能谱和紫外可见漫反射光吸收对热扩渗后的阳极化膜层的微观结构进行表征。结果表明:在TC4钛合金的α和β相,氧化膜呈不同的形貌,α相区域纳米管的孔径约为50 nm,β相区域只形成了不规则、大小不均的1~10 nm的小孔。氧化物中V离子的存在对锐钛矿相的生成具有抑制作用,扩渗θ在500和600℃时,膜层中存在少量结晶度不高锐钛矿与金红石相并存的晶体结构。吸附在阳极化膜层表面的碳化物含有石墨相,碳修饰TiO_2纳米管列在可见光区域有很强的光响应区间。在600℃扩渗温度下得到的具有部分石墨化的C修饰V掺杂的TiO_2NTs光催化活性最高,膜层产氢速率为21.25μmol/h。     

光催化制氢催化剂TiO_2改性研究进展

文章概述了光催化制氢催化剂TiO2改性研究进展。根据国内外最近研究,重点描述了TiO2的改性方面:贵金属沉积、金属离子掺杂、非金属元素掺杂、染料敏化、晶面控制及半导体复合等的最新研究情况,阐述了该课题的意义和今后的研究方向。     

Au掺杂水热均匀沉淀高温制备TiO_2的光催化性能

向水热均匀沉淀、800℃焙烧制得的高活性、易分离TiO2(TiO2-800)中掺杂金(Au),以光催化降解活性艳红染料X-3B作为模型反应,考察了掺Au量、制备条件、Au的价态等对Au/TiO2-800光催化性能的影响。结果表明,氨水作为沉淀剂,200℃焙烧的0.5%Au/TiO2-800的光催活性较TiO2-800有较大提高,染料X-3B的降解率由93%提高到了100%。还原实验显示,0.5%Au/TiO2-800表面存在的离子态Au能有效提高TiO2-800光催化活性。     

钒掺杂纳米TiO_2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了不同比例掺钒的TiO2粉体,研究了掺杂比例对粉体光催化降解甲基橙的影响,并对所制备的V-TiO2进行了XRD表征。结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光催化效率显著提高;钒的掺杂摩尔比例为n V∶n Ti=1.2∶100,煅烧温度为500℃时,粉体在250 W高压汞灯下对甲基橙的降解率大,达到94.7%。     

锌掺杂多孔SiO_2/TiO_2薄膜制备及光催化性能研究

锌掺杂多孔SiO2/TiO2(多孔Zn-SiO2/TiO2)复合薄膜自清洁玻璃以含聚乙二醇的钛醇盐和硅醇盐的复合溶胶前驱体通过浸渍提拉法制备。结果表明,在TiO2薄膜中添加SiO2可抑制TiO2晶粒长大,并提高TiO2薄膜的亲水性;随着聚乙二醇添加量的增加,锌掺杂多孔SiO2/TiO2薄膜的孔隙增多,表面积增大;经500℃煅烧的多孔Zn-SiO2/TiO2复合薄膜中,TiO2主要为催化效率高的锐钛矿相;多孔Zn-SiO2/TiO2复合薄膜表观光催化降解速率明显高于未掺锌多孔SiO2/TiO2薄膜。     

不同离子掺杂TiO_2薄膜及光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂Fe^3＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Ce^3＋和La^3＋5种不同离子的纳米级TiO2薄膜,使用TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液进行光催化试验。研究表明,在5种掺杂离子中,其La^3＋的掺杂效果最好,当La^3＋的适宜含量为1.8%（质量分数）时,掺杂与未掺杂的XRD图谱基本一致;掺入La^3＋离子使得TiO2的晶粒变小,可抑制晶相向金红石相转变;随着焙烧温度的升高TiO2晶粒逐渐变大,温度为700℃时,其粒径为27.6nm,TiO2为混合晶型（锐钛矿型和金红石型）,其活性最高。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

掺杂Cu的TiO_2纳米管的制备及光催化性能研究

采用恒电位阳极氧化法,在纯钛片上制得TiO2纳米管阵列,利用SEM、XRD、UV-DRS等进行了形貌、晶型和吸收光谱的表征和分析,并通过光催化降解甲基橙考量掺杂Cu前后的TiO2纳米管阵列的光催化性能。结果表明,掺杂Cu后的TiO2纳米管阵列吸收光谱带的加宽大大拓展了其光响应范围,并产生浅势肼-肖特基势垒,使得其光催化活性有了显著提高。     

CdS／ZnO复合光催化剂催化分解硫化氢制氢研究

采用溶胶-凝胶-沉淀的方法,制备出CdS／ZnO复合光催化剂,并通过XRD和UV—Vis漫反射光谱对催化剂进行了表征。考察了ZnO制备过程中胶溶剂种类、CdS物质的量百分含量（X）和焙烧温度（T）对CdS／ZnO复合光催化剂的性质与光催化分解硫化氢制氢性能的影响。实验结果表明：CdS／ZnO复合催化剂中,ZnO和CdS为六方晶系,UV—Vis吸收边有不同程度的红移。当以氨水为胶溶剂,T为400℃,x为50时,制备出的CdS／ZnO复合催化剂,其光催化分解硫化氢制氢速率最大,可达35mmol／g·h。     

非金属掺杂改性二氧化钛光催化剂研究进展

采用掺杂金属离子或非金属离子可增强TiO2光催化材料可见光响应能力.金属离子掺杂往往牺牲其紫外光区催化能力,而采用非金属掺杂不仅能够增强其可见光响应能力,且保持紫外区光催化活性,非金属离子掺杂将是TiO2光催化改性的重要方法.综述了近年来采用非金属离子掺杂改性TiO2光催化剂的最新研究.     

氮掺杂改性二氧化钛光催化剂的研究进展

综述了近年来国内外利用氮掺杂改性二氧化钛的光催化剂性能、提高可见光的利用效率的最新研究进展；分析和讨论了氮掺杂二氧化钛的制备方法、理论计算和结构模型、掺杂机理等；总结了氮掺杂改性二氧化钛存在的问题，同时讨论了今后的研究方向．     

Al-MCM-41沸石负载纳米CdS光催化分解硫化氢制氢研究

采用离子交换-沉积法,制备出CdS／Al-MCM-41负载型光催化剂（CdS／M41）,利用UV—Vis、XRD、ICP—AES和SEM—EDS等测试手段对催化剂进行了表征。分析结果表明,CdS已进入Al-MCM-41孔道内;CdS为六方晶系,CdS的引入没有改变沸石骨架的有序结构及其形貌特征;UV—Vis吸收边出明显蓝移,是量子尺寸的体现。考察了不同反应介质中,CdS／M41光催化分解硫化氢制氢性能。实验结果表明,以0．35mol／LNa2S～0．25mol／LNa2SO3的混合水溶液为反应介质时,CdS／M41光催化产氢速率可达43．96mmol／g·h cat．（CdS）,是纯CdS光催化剂的9．85倍。     

低温制备Fe-TiO2及其可见光催化性能研究

采用大量水体系溶胶-凝胶方法在低温下制备了掺杂铁的二氧化钛纳米材料(Fe-TiO2),通过XRD、XPS、SEM、UV-Vis对样品进行了结构、形貌以及光化学方面的表征,研究了铁掺杂浓度对样品结构和性能的影响。结果表明,低温下合成的样品主要以锐钛矿型存在,结合有少量板钛矿型。掺杂1%的Fe-TiO2具有最大的吸收带红移,在室内具有最好的对甲基橙光催化性能。主要认为铁的掺杂抑制了电子和空穴的复合并且增强了其在可见光区的吸收。     

掺杂Yb的TiO2光催化剂的制备和性能

采用溶胶-凝胶法制备了Yb掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以苯酚为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了苯酚在TiO2和Yb掺杂TiO2光催化剂上的吸附常数.结果表明：Yb掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大,同时导致羟基自由基的生成速率增大.Yb掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Yb的最佳掺入量为Yb/Ti摩尔比=0.8%.     

固溶体CdxMn1-xS光催化剂的制备及光解水制氢

为了开发具有可见光响应的高活性光解水制氢催化剂,采用水热合成法制备了CdxMn1–xS固溶体光催化剂,通过X射线衍射、紫外–可见吸收光谱测试手段对所制备催化剂进行了表征。结果表明：CdxMn1–xS固溶体具有和CdS相似的结构,即六方相纤维锌矿结构,并且CdxMn1–xS固溶体在可见光下有很强的吸收,Cd0.34Mn0.66S,Cd0.48Mn0.52S及 Cd0.68Mn0.32S的禁带宽度分别为2.17、2.25和2.32 eV。光催化分解水制氢实验表明：催化剂制氢活性由大到小的顺序排列为：Cd0.48Mn0.52S,Cd0.34Mn0.66S,Cd0.68Mn0.32S,CdS,MnS。Cd0.48Mn0.52S产氢速率可达273.3μmol/h。