锐钛矿型TiO2溶胶的微波法制备及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,经微波处理制备出TiO2溶胶。利用XPS、XRD、TEM、UV-Vis等手段对溶胶进行了表征,并考察了其光催化性能。结果表明,经微波处理4h后,溶胶中TiO2为锐钛矿结构,粒径10nm左右;XPS分析表明溶胶中钛原子是以+4价的形态存在,O元素以O—H与O—Ti两种物相存在,C元素仅修饰在TiO2表面;该溶胶对甲基橙有较强的降解能力,当紫外光光照15min后,甲基橙脱色率达94.7%,经溶胶改性的氟碳涂层在紫外光照24h后,接触角由82°减小到13°,有望在自清洁涂料领域展现巨大的应用前景。     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

白云母/TiO2复合材料的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为钛源、冰醋酸为抑制剂,通过水热法合成白云母/TiO₂(M/T)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),N₂吸附-脱附(BET),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(PL)对样品的物相结构、表面形貌、元素分布、孔隙结构及光学特性进行表征,并以甲基橙(MO)溶液为目标污染物,考察水热温度、水热时间、TiO₂负载量对M/T复合材料光催化性能的影响。结果表明：100℃水热16 h, TiO₂负载量为20%(质量分数)的M/T复合材料光催化性能最好;紫外光照射60 min,对MO的降解率达到99.62%,总有机碳(TOC)去除率为63.58%,重复使用5次,光催化活性没有明显降低,且M/T复合材料光降解MO过程符合一级反应动力学模型,最大反应速率常数k_app为0.049 min^-1。     

TiO2/硅灰复合材料的制备及其光催化性能的研究

以钛酸四丁酯为主要原料,无水乙醇做溶剂,冰醋酸做抑制剂,盐酸做负催化剂,采用溶胶凝胶法制备了负载量不同的TiO2/硅灰复合纳米粒子。以甲基橙的降解为模型反应,评价了试样的光催化活性,并采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜等测试手段对其进行了性能表征。结果表明,以硅灰为载体,负载型二氧化钛催化剂较未负载二氧化钛催化剂有更高的光催化活性。     

镍掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备镍掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis、PL等对Ni-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺镍量Ni-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Ni-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,镍掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约55nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺镍量与TiO2摩尔比为1∶100条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。     

TiO2负载ZnO纳米棒的制备及其光催化性能

采用水热法制备ZnO纳米棒,将TiO2溶胶高速旋涂在ZnO纳米棒的表面,得到TiO2/ZnO复合半导体。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及UV-Vis漫反射等研究样品的表面形貌、晶型结构及光学特性。结果表明:375℃高温焙烧后,TiO2生长成颗粒状,均匀负载在ZnO纳米棒的表面,样品对紫外-可见光的吸收增强。以甲基橙溶液为模拟废水在紫外光辐照下的降解率来评价样品的光催化性能,结果显示,两种半导体复合以后,对光的利用率提高,对甲基橙模拟废水的降解率高于单一半导体。     

TiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用水解沉淀法制备了TiO2微球,并研究了钛酸丁酯与添加剂(PEG400)的摩尔比对生成的TiO2微球的形貌及粒径分布的影响。采用XRD、SEM和FT-IR对合成TiO2微球结构及形貌等进行表征,并以甲基橙溶液为目标降解物,对其光催化性能进行测定。结果表明,添加剂的浓度没有改变TiO2的晶型结构;当PEG400浓度在0.05～0.10mol/L范围时,TiO2呈双粒径分布,随着添加剂浓度增加,大粒径微球数量减少,小微球数量增加;当添加剂浓度增加到0.15～0.20mol/L时,小微球保存下来,大微球消失,其催化性能最强,对甲基橙溶液脱色率最高能达到98.29%,且稳定性好,能重复使用。     

铁离子掺杂TiO2的制备及其光催化性能

将Bola型两亲性短肽KI₃E在水溶液中组装成稳定的纤维状结构,以其自组装体作为有机模板并使用氨丙基三乙氧基硅烷为结构导向剂,利用其对TiO₂前驱体-二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛的水解催化作用以及肽模板与铁离子之间的分子识别作用在TiO₂矿化沉积的同时引入铁离子,在温和的水溶液中制备出铁离子掺杂TiO₂纳米材料。使用TEM、BET、UV-vis DRS、XPS、XRD等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,铁元素以Fe²⁺/Fe³⁺的形式存在于TiO₂晶格中,抑制了晶体生长并使晶粒尺寸变小。同时,铁离子的掺杂减小了TiO₂的禁带宽度,提高了对可见光的响应和催化性质。铁离子掺杂量为0.5%TiO₂,其光催化性能最好。     

TiO2纳米带制备、表征及光催化性能

采用简单的水热反应以及后续的热处理,制备了大量的TiO2纳米带。通过XRD、SEM、TEM以及UV-Vis对产物进行表征和分析,并以甲基橙作为目标降解物,对退火后的产物进行了光催化性能测试。结果表明,所制备的样品在600℃热处理3h后,样品为锐钛矿相与TiO2(B)相的混晶相。退火以后,带的形态保持较好,带宽约60nm。室温下,所制备的混晶TiO2对甲基橙具有良好的紫外光降解能力,60min后降解度达96%。     

FePc/TiO2纳米光催化剂的制备与光催化性能研究

采用sol-gel方法,制备了FePc/TiO2纳米光催化剂,采用XRD、UV-vis、荧光光谱对光催化剂进行了表征,以罗丹明B为降解目标物,研究了FePc/TiO2在紫外光照射(中心波长364nm)下的光催化活性.FePc敏化TiO2提高了光催化活性,其可能机理是,在sol-gel制备及后处理过程中,TiO2与FePc之间形成了较强相互作用,即某种较强的化学键合,可以促进能量与电子的转移,促使光生电子与空穴的有效分离,提高了光催化量子效率.     

TiO2@SiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用模板法以钛酸丁酯为钛源,SiO2为模板球,制备出了TiO2包覆SiO2微球。利用SEM、TEM、XRD、EDS对样品形貌、结构和成分进行了表征分析,并测试了样品的光催化性能。结果表明TiO2@SiO2微球的光催化性能优于用相同方法制得的TiO2的光催化性能,当使用TiO2@SiO2微球为光催化剂时,在光照180min后甲基橙的降解率达到82%,而相同方法制得的TiO2为56%,较后者提高了26%,具有良好的光催化活性。     

TiO2光催化活性的研究进展

综合国内外有关文献,介绍了近年来为提高TiO2光催化活性所进行的研究工作,包括TiO2晶粒尺寸、晶型对其光催化活性的影响等方面的基础研究,以及表面金属沉积、金属离子掺杂、半导体复合、表面强酸处理、半导体表面光敏化等修饰方法对TiO2的改性研究.     

分级结构TiO2微球的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,以冰醋酸为溶剂,用溶剂热法合成了具有分级结构的TiO2微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱仪等对前驱体及产物的形貌、物相的组成进行了表征。以活性艳蓝KN-R为模拟污染物,考察了紫外光下该TiO2微球的光催化性能。结果表明,所制备的样品是由初级结构的纳米晶组成的结晶良好的锐钛矿型TiO2微球,粒径约为2~4μm,对活性艳蓝KN-R的光催化降解效果好,光照60min后降解效率可达97.79%,是商用P25的1.41倍。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

Sm-N-TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

采取N过量,改变Sm浓度的方式,借助于溶胶-凝胶法成功制备了稀土金属Sm和无机非金属N有机结合的Sm-N-TiO2样品。研究了Sm掺杂对N-TiO2光催化剂的结构、光吸收和光催化活性的影响,并对甲基橙溶液进行降解实验。结果表明,制备的Sm-N-TiO2与未掺Sm的N-TiO2相比有较高的光催化活性。掺杂1.0%(摩尔分数)Sm,650℃焙烧4h条件下得到的样品性能最佳。     

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

TiO2薄膜的LPCVD法制备、表征及光催化性能

采用简单易行的低压化学气相沉积法(LPCVD)在GaAs、Si和玻璃衬底上沉积了TiO2薄膜,通过HRXRD、FESEM、EDS等手段对薄膜进行表征,结果表明基片对薄膜的晶相和微观形貌有明显的影响。薄膜的光催化实验结果显示,在可见光的照射下,分解甲基橙溶液时,砷化镓基和硅基TiO2薄膜表现出更强的光催化活性。并探讨了基片对薄膜晶相、微观形貌、光催化活性的影响。     

银掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸银为原料制备了不同银含量掺杂TiO2光催化剂,并以TG-DTA、XRD、TEM对样品进行了表征,XRD结果显示,掺杂银TiO2光催化剂为锐钛矿型,银掺杂量较低时,银均匀分布在TiO2的表面,在掺杂量为4%时,出现银的团聚。光催化亚甲基蓝结果表明,银掺杂TiO2光催化剂比未掺杂TiO2降解率明显提高,在2%银掺杂TiO2光催化剂用量为25mg,pH值为6～8,降解时间为120min,降解率可达93%。     

Zn2+/TiO2中空纤维纳米材料模板辅助的两步法制备及其光催化性能

利用一种模板辅助的两步法制备了一系列Zn2+掺杂的TiO2中空纤维纳米材料(Zn2+/TiO2);利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术进行表征;以亚甲基蓝(MB)的降解为模型反应,考察Zn2+量对TiO2中空纤维纳米材料光催化性能的影响。结果表明:制备的样品为复制了模板形貌的中空结构纳米纤维材料;在0.00～0.62%Zn2+量范围内,Zn2+/TiO2的光催化活性明显高于TiO2的,且随掺杂量呈先增后降的变化趋势,当Zn2+量在0.29%左右时,其光催化活性最高,在太阳光下3h,MB溶液在Zn2+/TiO2表面的脱色降解率达98%以上,而在TiO2表面仅为60%;Zn2+/TiO2在重复使用5次时仍能保持MB溶液脱色率在90%以上。样品Zn2+/TiO2所表现出的优良催化性能是众多因素-表面羟基、吸附氧、Zn2+活性位、特殊的纤维形貌等协同作用的结果。