纳米TiO2光催化材料及其应用于环境保护的研究进展

讨论了纳米TiO2光催化材料降解污染物的机理及几种主要降解方式,综述了纳米TiO2光催化材料在环境保护领域中的应用等方面的研究进展,展望了纳米TiO2光催化材料的发展方向和应用前景。     

纳米TiO2光催化材料分散性及其降解效率研究

采用苯丙乳液、锐钛型纳米级二氧化钛和表面活性剂,制得应用于道路交通设施中的光催化净化大气环保材料,在日光照射下降解汽车尾气中的有害气体.研究了分散方法、分散剂的种类、分散剂的浓度及分散时间对纳米TiO2分散性的影响,利用透射电镜对其分散情况进行观察,并对其分散机理进行探讨与研究.结果表明,采用合理的分散方法和适量的表面活性剂能有效改善纳米TiO2在水中的分散度,提高颗粒的稳定性,增强了光催化材料的光降解能力,有效提高了对汽车尾气中有害气体的降解能力.     

原位掺杂Al/Si纳米TiO2粉体的制备及其光催化性能

纳米二氧化钛是一种重要的无机功能材料.以化学沉淀法制备了纳米TiO2以及Al/Si原位掺杂纳米TiO2粉体,利用透射电镜（TEM）、差热式扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）以及X光电子能谱仪（XPS）对粉体粒子的形貌、大小、物相和组成进行了分析.采用浸渍提拉法制成均匀致密的膜,以光催化降解亚甲基蓝溶液为模型反应,研究了无机掺杂元素对其光催化性能的影响.研究结果表明,Al/Si掺杂TiO2的分散性得到了提高,并增强了其光催化活性.     

蝴蝶结状TiO2纳米粒子的制备及其光催化性能研究

以四甲基氢氧化铵（TMAOH）为结构导向剂,钛酸四丁酯（Ti（OBu）4）为钛源,低温水浴处理,再经180℃下水热晶化制备纳米TiO2,采用FT-IR、XRD、TEM、UV—Vis等测试手段对其结构和形貌进行表征,并通过苯酚的光催化降解实验测试其光催化性能,结果表明,TiO2为锐钛矿相,结晶度高,所得TiO2粒子为纳米棒,界面清晰,规整度高,经紫外光照6h后,对苯酚的降解率可达62．3％,具有较高的光催化活性。     

纳米晶TiO2薄膜的制备、表征及其光催化性能的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。用XRD、UV－vis、AFM对其结构、光谱吸收及表面形貌进行了表征。以具有典型偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，对膜的光催化性能进行了研究。结果表明，在普通玻璃衬底上得到了比较好的锐钛矿型TiO2薄膜，其紫外吸收谱带拓宽，该膜对低浓度甲基橙有较好的光催化降解功能。     

常温下纳米TiO2薄膜的制备及其超亲水性研究

在室温下采用溶胶法制备锐钛矿型纳米TiO2薄膜，研究不同温度处理后薄膜的超亲水性，光催化能力，结果表明：在室温下制备，固化的薄膜具有良好的超亲水性，光催化能力和较高的可见光透射率，且薄膜厚度均匀，温度低于200℃的热处理，对薄膜的光致特性基本没有影响，而在450℃下烘烤1h后，其光催化性能有所下降。     

纳米TiO2微球的制备及光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,在油酸和正己烷的混合溶剂中,采用溶剂热技术成功地合成了纳米TiO2微球.以X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法对产物进行了表征,并对其光催化降解甲基橙溶液的性能进行了研究.实验结果表明:纳米TiO2微球的平均尺寸约为60nm,其中含有粒径平均约4.5nm的超细粒子.此种结构趋向于高的比表面积,与P-25型光催化剂相比,两者对甲基橙溶液的脱色具有相近的光催化活性.     

TiO2纳米微粉及生物染料的光催化降解

基于过氧络合热分解法制备了平均粒径为6—7nm的TiO2微粒，并研究了对生物染料亚甲蓝、孔雀绿溶液的光催化降解作用。亚甲蓝溶液的紫外可见光谱的吸收峰(峰位波长663—646nm以及292—288nm)的吸光度随光催化时间的加长而明显减弱。孔雀绿溶液的紫外可见光谱的吸收峰(峰位波长617—612nm)的吸光度随光催化时间的加长也减弱。但是位于紫外光区256nm左右的吸收峰的吸光度却大幅度增强。     

Pt／TiO2纳米粒子的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Pt的TiO2粉末，利用紫外可见光谱对粉末的光吸收性能进行了表征，并分别在模拟日光和可见光下考察了其光催化氧化对．硝基苯酚的活性。结果表明，掺杂Pt以后TiO2粉末的光谱吸收范围被拓展至可见光，光催化活性也明显提高。在模拟日光照射下，以光催化活性较好的Pt／TiO2粉末为催化剂降解对．硝基苯酚，4h后对-硝基苯酚的转化率为93．7％，其反应是一级反应。     

纳米TiO2光催化氧化灭菌的研究进展

概述了二氧化钛光催化氧化灭菌的最新研究进展,讨论了其灭菌机理,TiO2光催化产生的活性成分(·OH、·O2、HO2·、H2O2)攻击细菌的细胞壁、细胞膜及内部成分,使细菌功能单元失活而导致细菌死亡;综合分析了影响氧化灭菌的各种因素,并展望了今后的研究.     

TiO2光催化中价电子的转移过程及其作用

简要分析了二氧化钛光催化中价电子转移过程,即价电子跃迁和电子空穴复合过程,指出价电子转移过程的变化必然引起TiO2光催化效率的变化,重点说明了改变电子受体的种类、半导体表面改性、重金属表面改性、阴离子掺杂和金属离子掺杂等方法的具体原理,进一步探讨了价电子转移过程同光催化效率之间的关系.     

负载纳米TiO2织物AFM表征及其光催化性能的研究

在室温条件下采用射频磁控溅射方法,在纯棉机织物和涤纶针织物表面负载TiO2功能纳米结构层.利用原子力显微镜(AFM)对2种负载织物的表面形貌和结构进行了表征,并对2种负载TiO2织物的光催化性能进行了对比分析.实验表明,负载纳米TiO2的织物具有良好的光催化性能和一定的耐洗性,经30次洗涤后,其光催化活性仍保持在很高的水平;在相同的溅射工艺条件下,负载纳米TiO2纯棉织物的光催化性能优于负载纳米TiO2的涤纶织物.     

Low Temperature Synthesis of Large‐Size Anatase TiO2 Nanosheets with Enhanced Photocatalytic Activities

TiO₂ nanosheets have continuously been intriguing due to their high surface activities as photocatalyst but still challenging to synthesis large‐scale 2D nanostructures. A special microstructure evolution of TiO₂, ripening in aqueous solution at low temperature (≈4 °C), is found for the first time, i.e., from the initial aperiodic atom‐networks gradually into low crystallized continuous spongy structure with small crystal facets and ultimately forming large‐size anatase nanosheets with exposed (101) and (200) facets. Based on this finding, the synthesized anatase TiO₂ nanosheets possess monodispersed large‐scale 2D nanostructure so as to exhibit appreciable quantum size effects and remarkable enhanced optical absorption capacity. Using photocatalytic reduction of Cr (VI) to Cr (III) as the probe reaction to evaluate photocatalytic activities of the TiO₂ nanosheets, the reductivity of Cr (VI) achieves 99.8% in 15 min under irradiation of 200–800 nm light. At the same time, an in situ Cr (III)‐doping occurs spontaneously and triggers pronounced visible light driven photocatalysis, reducing 99% of Cr (VI) in 100 min under irradiation of 400–800 nm light.     

含TiO2/(RSiO1.5)8复合物涂层的光活性与抗老化性能

通过Sol-Gel法,以(RSiO1.5)8作为载体,将纳米TiO2分散到(RSiO1.5)8网络里制得TiO2/(RSiO1.5)8纳米复合光活性粒子,并将其分散到醇酸树脂中制成含TiO2/(RSiO1.5)8的有机涂层。实验结果表明,TiO2/(RSiO1.5)8复合粒子比纯TiO2粒子拥有更强的光催化性能,含TiO2/(RSiO1.5)8复合物的有机涂层比只含有TiO2的有机涂层具有更好的抗老化性能。     

微波辐照掺氮改性有序多孔TiO2微球制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和胶体晶体模板法制备了有序多孔TiO2微球,在微波辐照条件下对其掺氮改性,利用FTIR、SEM、XRD、XPS分析等方法对掺氮TiO2材料进行表征,并研究掺氮前后TiO2材料的光催化性能。实验结果显示,所制备有序多孔TiO2微球整体较致密,但局部有孔洞塌陷。微波辐照前后有序多孔TiO2微球的晶型没有改变,依然为锐钛型。XPS分析发现微波辐照制备掺氮有序多孔TiO2微球是可行的,且有序多孔TiO2微球中氮元素质量分数约为1.24%。掺氮有序多孔TiO2微球的光催化性能好于未掺氮TiO2的光催化性能。     

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。     

Enhanced Photocatalytic Property of Reduced Graphene Oxide/TiO2 Nanobelt Surface Heterostructures Constructed by an In Situ Photochemical Reduction Method

A facile method is proposed to assemble graphene oxide (GO) on the surface of a TiO₂ nanobelt followed by an in situ photocatalytic reduction to form reduced graphene oxide (rGO)/TiO₂ nanobelt surface heterostructures. The special colloidal properties of GO and TiO₂ nanobelt are exploited as well as the photocatalytic properties of TiO₂. Using water–ethanol solvent mixtures, GO nanosheets are tightly wrapped around the surface of the TiO₂ nanobelts through an aggregation process and are then reduced in situ under UV‐light irradiation to form rGO/TiO₂ nanobelt surface heterostructures. The heterostructures enhance the separation of the photoinduced carriers, which results in a higher photocurrent due to the special electronic characteristics of rGO. Compared to TiO₂ nanobelts, the rGO/TiO₂ nanobelt surface heterostructures possess higher photocatalytic activity for the degradation of methyl orange and for the production of hydrogen from water, as well as excellent recyclability, with no loss of activity over five cycles.     

负载型TiO2光催化剂对几种有机物的降解实验研究

以斜发沸石作为载体,用溶胶-凝胶法制备了TiO2/沸石光催化剂.利用IR、XRD 等手段对其进行了表征.以太阳光为光源,光解率为评价指标,对几种不同结构有机物的降解实验表明,TiO2/沸石光催化剂对有机物的降解有明显的选择性.光催化效果在反应初期主要依靠沸石的吸附作用,最终的光解率由有机物的分子量及所带电荷决定,有机物的浓度越大,光解率越低.     

掺铁TiO2纳米晶的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯溶液为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的Fe^3 -TiO2干凝胶，在空气气氛中于400℃焙烧2h，得到锐钛矿相的纳米晶，用TG-DTA，XRD，DRS，FS等手段对其进行了表征，研究结果表明，掺杂铁离子使二氧化钛纳米晶的粒径变小，吸收带边发生红移，荧光峰明显增强，分别以汞灯和氙灯为光源，通过对染料罗丹明B的光催化降解研究，发现掺入0.01?^3 -TiO2与纯TiO2相比具有更好的催化活性，掺杂量增大后，光催化降解率反而下降。