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。     

Nd~(3+)离子掺杂纳米TiO_2光催化性能的研究

本文采用溶胶-凝胶法制备Nd3+离子掺杂纳米TiO2光催化剂,利用XRD对制备的样品进行表征,以孔雀石绿为降解对象,探讨最佳工艺条件。实验结果表明:Nd3+掺杂改性的催化剂为锐钛矿型的TiO2,Nd3+掺杂量为0.2%,煅烧温度为400℃,煅烧时间为3 h,催化剂用量为100 mg/L,孔雀石绿浓度为6 mg/L时的催化活性最高。     

钒掺杂TiO2纳米纤维的制备及其光催化性能

以体积比为1∶2的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮为溶剂、钛酸四丁酯[Ti(OiPr)4]和氯化钒[VC13]为前驱体、醋酸纤维素(CA)为模板,采用静电纺丝法制备了V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维.将V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维用0.1 mol/L NaOH/乙醇溶液水解得到V-TiO2/纤维素纳米纤维.在500℃煅烧V-TiO2/纤维素纳米纤维5h,得到直径为(200±53)nm的V-TiO2纳米纤维.利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和紫外-可见漫反射光谱对纤维形貌、物相和结构进行了表征.以染料罗丹明B为目标降解物考察了纤维的光催化活性.结果表明:掺杂少量V后,TiO2对紫外光的最大吸收峰和吸收带边发生了红移,说明V-TiO2对光响应更宽、光利用率更高.TiO2和V-TiO2纳米纤维在20min内对罗丹明B的降解率分别为67％和77％.     

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%。     

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%。     

镧和铁掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了TiO2、Fe3+/TiO2、La3+/TiO2、Fe3+-La3+/TiO2光催化剂。考察了焙烧温度、焙烧时间和掺杂离子的种类和用量对催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝性能的影响。制备纯TiO2、Fe3+/TiO2和La3+/TiO2的适宜焙烧温度分别为673,673和773 K,适宜焙烧时间为120min(TiO2)、180min(La3+/TiO2)。La3+/TiO2中La3+的适宜掺杂量为1.0%,Fe3+/TiO2中Fe3+的适宜掺杂量为0.04%,Fe3+-La3+/TiO2中,当La3+的掺杂量为1.0%时,Fe3+的适宜掺杂量为0.02%,相应的脱色率为99.83%,99.51%,98.73%。当掺杂量适当时,4种催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝的活性次序为:La3+/TiO2>Fe3+/TiO2>Fe3+-La3+/TiO2>TiO2。根据XRD结果,由谢乐公式估算出所得光催化剂为纳米粒子。     

N、La共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、尿素、硝酸镧为原料,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了N、La共掺杂纳米TiO_2光催化材料。用XRD、DSC-TG、UV-Vis DRS、FT-IR、SEM、EDS对材料结构和性能进行了表征。以苯酚为目标污染物,考察材料的光催化性能。结果表明:N、La共掺杂协同作用使晶粒细化,材料的光催化活性显著提高;当N掺杂摩尔分数为5%、La掺杂摩尔分数为1%、催化剂用量为1.5 g/L、焙烧温度为500℃时,光催化降解5 mg/L苯酚的效果最佳。     

La~(3+)掺杂TiO_2光催化降解甲基橙

采用溶胶-凝胶-浸渍法对二氧化钛进行La3+掺杂,并以甲基橙溶液为降解模型反应物,研究了La3+改性TiO2的光催化活性。结果表明:La3+改性能够提高二氧化钛的光催化活性,当La3+掺杂量为0.5%(质量百分比),煅烧温度为500℃,催化活性最好;当催化剂的投加量为4.0 g/L,通气量为800 mL/min,pH值为3.12时,对甲基橙废水溶液紫外灯光催化60 min的降解率可达到97.5%。     

TiO2纳米纤维的电纺制备与表征

以PVP作为络合剂与Ti（C4H9O）4反应制得前驱体,采用静电纺丝法制得PVP／TiO2纳米复合纤维后在马弗炉中煅烧,并采用SEM、TG—DTA、XRD等对纳米纤维进行了表征。结果表明：适当增加Ti（C4H9O）4浓度、增加静电电压、减小喷射速度和升高煅烧温度,电纺丝纤维直径变细;PVP／TiO2复合纤维煅烧至550℃时得到的为纯TiO2;经400℃、600℃、700％、900％煅烧后分别得到开始出现锐钛矿型的TiO2、以锐钛矿型的TiO2为主、以金红石型的TiO2为主和完全金红石晶型的TiO2纳米纤维。     

钴掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛箔上制备了钴掺杂TiO2纳米管阵列,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)、X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米管的形貌和结构进行表征,并对其光催化活性进行了测试.研究结果表明:钴被成功地掺杂到纳米管阵列中;电解液中钻的掺入对纳米管阵列的形貌没什么影响;掺杂溶液离子浓度对催化剂活性有一定影响,但影响不大,掺杂离子浓度为0.016mol/L所得样品活性最好;煅烧温度对纳米管的晶型结构和光催化活性有显著影响.     

La3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La^3＋／TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果。结果表明,La^3＋掺杂量（摩尔分数）2．8％、催化剂用量1．2g／L、体系pH值为11时,12mg／L亚甲基蓝溶液经2h光催化降解,其降解率可达99．1％。与纯TiO2相比,La^3＋/TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性。     

Fe~(3+)改性TiO_2薄膜的制备、表征及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,制备了纳米Fe3+/TiO2薄膜,利用XRD、TEM等测试手段进行了样品的表征分析,以降解含阿奇霉素废水为反应模型,研究了纳米Fe3+/TiO2薄膜的紫外光照射催化活性及薄膜的重复使用效果。结果表明,纳米Fe3+/TiO2薄膜不易失活,其催化活性寿命较粉体纳米Fe3+/TiO2的强,且再生性能好,薄膜重复使用4次,仍有明显的降解效果。     

氮铈共掺杂纳米TiO2的制备和光催化活性研究

采用水解沉淀法分别制备了未掺杂、氮掺杂和不同Ce^4＋浓度的氮、铈共掺杂纳米二氧化钛粉体,并利用XRD、TEM、XPS、UV-vis对其进行表征,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察其在太阳光下的光催化活性。结果表明,450℃下煅烧3h制备的纳米TiO2粉体均为锐态矿型,铈的掺入使衍射峰宽化;氮、铈共掺杂能抑制锐钛矿晶粒的生长,减少团聚,使晶粒细化。N取代了TiO2晶格中的部分氧原子形成N2p掺杂能级,而铈以Ce^4＋、Ce^4＋两种价态存在于TiO2中。氮、铈的协同作用不仅使TiO2的光吸收带边红移,也能明显提高TiO2在紫外光区的吸收强度。光催化降解甲基橙实验结果表明：当掺杂量为0．6％时,Ce-N-TiO2的光催化效率最高,约为纯二氧化钛的2倍。     

Sn掺杂TiO2/ACF复合材料的制备、表征及光催化性能

以Ti(OC₄H₉)₄为前体,SnCl₄为Sn源,采用胶溶-回流法制备了Sn掺杂的TiO₂,利用浸渍提拉法将其负载到活性炭纤维(ACF)表面,并运用SEM、XRD、XPS、DRS等手段对TiO₂/ACF复合材料进行表征,考察了复合材料光催化降解气相甲醛的性能。研究结果表明,Sn元素掺入TiO₂晶格中,有利于抑制TiO₂晶粒的生长,促进TiO₂由锐钛矿型向金红石型的转化,光吸收范围发生一定程度红移;HNO₃的用量为0.015mol、掺锡量为6%、负载两层的TiO₂/ACF-50复合材料在紫外光照射下对甲醛的去除率复合材料可达85.2%,而在可见光下仅为65.3%。     

陶粒载体TiO2的制备及其光催化性能的研究

采用改进的溶胶-凝胶法制备了以陶粒为栽体的纳米TiO2光催化剂.使用XRD、TG-DTA、FT-IR进行表征;以甲基橙为目标降解物,研究了其光催化性能,对比了陶粒、TiO2粉末及陶粒栽体TiO2不同体系对甲基橙的处理效果和重复使用性能,并对不同温度条件下烧结的催化剂光催化降解有机物能力进行了比较.结果表明在700℃下烧结的催化剂对甲基橙的降解具有最大光催化活性;催化剂经重复使用3次后,仍具有较高的光催化性能.对甲基橙的降解率达94.27%.     

N、S共掺杂改性TiO_2的制备及其光催化活性

采用焙烧法制备了具有可见光催化活性的光催化剂SxTi1-xN2-yOy.光电子能谱结果表明SxTi1-xN2-yOy中S是以 6价阳离子的形式存在,其掺杂方式是置换了晶格金属离子Ti4 形成阳离子S6 的掺杂;且由于S6 阳离子的存在,导致N1s出现宽化移动现象,N在掺杂过程中形成了N-C、N-S、N-O及Ti-N键.紫外-可见漫反射及表面光电压谱研究结果表明,SxTi1-xN2-yOy吸收带边为528 nm,对应的带-带跃迁能量为2.3 eV,具有明显的可见光催化活性,SxTi1-xN2-yOy仍为n型半导体.模拟太阳光下的光催化降解苯甲酸试验表明,SxTi1-xN2-yOy在可见光下具有很好的光催化活性,是未改性TiO2的2.8倍.     

Fe3+、Si4+共掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe/Ti/Si复合光催化剂,通过对甲基橙的降解来研究其光催化活性.结果表明,Fe的掺杂提高了光催化剂的光响应范围,可以充分地利用太阳光,Fe最佳掺量为3.5×10-6mol/g;适量掺杂SiO2增强了光催化剂的热稳定性,其最佳掺量为15%;Fe、Si共掺杂TiO2在脱色过程中产生了协同作用,提高了催化剂的光催化活性.     

Gd,B共掺杂改性TiO_2纳米颗粒的可见光光催化活性

采用溶胶-凝胶法制备了Gd和B共掺杂的TiO2纳米颗粒,研究了TiO2纳米颗粒在可见光下的光催化活性。应用XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征。结果表明,掺杂可以抑制TiO2晶粒增长,阻碍TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。紫外-可见吸收光谱显示,共掺杂纳米颗粒在可见光区吸收有较强提高,共掺杂离子以协同作用拓展TiO2光谱响应,使吸收带产生红移,提高光生载流子的分离效率。光催化降解实验表明,共掺杂TiO2纳米颗粒有很高的可见光光催化活性,以500℃热处理的共掺杂摩尔比为0.005 Gd和0.04 B的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,在可见光下对甲基橙的降解率为98.9%。