表面修饰Pt后TiO_2纳米粒子光催化性能研究

用溶胶-凝胶法并经氯铂酸的后续热分解后,制得表面修饰铂(Pt)的TiO_2纳米颗粒铂/二氧化钛(Pt@TiO_2)。扫描电子显微镜表征并X-射线衍射分析表明,该锐钛矿TiO_2纳米颗粒的直径约30nm。在紫外线照射下,对Pt@TiO_2和纯TiO_2纳米颗粒降解甲基橙溶液的光催化活性进行了对比研究。结果表明:与纯锐钛矿TiO_2纳米颗粒相比,Pt@TiO_2在降解甲基橙时表现出了更强的光催化活性,紫外光照25min后,用Pt做表面修饰的Pt@TiO_2纳米颗粒对甲基橙的降解率可达92%,具有高效降解水中有机污染物的性能。     

Cu~(2+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为原料,以硝酸铜为铜源,利用溶胶-凝胶法原位制备铜离子掺杂TiO_2。考察催化剂降解亚甲基蓝的光催化性能,利用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱对其晶相结构与光响应性能进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃,铜掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,Cu~(2+)/TiO_2催化性能最佳。紫外光照射80min后,亚甲基蓝的降解率达到96.4%,为纯TiO_2的1.41倍。TiO_2的活性相为锐钛矿,金红石相出现时光催化活性降低。少量Cu~(2+)的修饰降低了TiO_2的平均晶粒半径,显著增强了TiO_2的光响应性能。     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

硝酸改性活性炭纤维负载TiO_2对水中亚甲基蓝的光催化降解研究

选用活性炭纤维(ACF)为载体,硝酸为改性试剂,亚甲基蓝降解率作为活性评价指标,通过正交试验设计确定了TiO_2/改性ACF光催化剂的最佳改性条件。结果表明,最佳改性条件为:硝酸浓度为6mol/L,真空浸渍时间为120min,真空浸渍次数为2次,烘干温度为200℃。分别在有无紫外光照射情况下进行了重复使用实验,结果表明亚甲基蓝的降解是基于TiO_2的光催化氧化活性,使用5次后,TiO_2/改性ACF光催化剂对亚甲基蓝的降解率仍高达99.8%以上。     

锐钛矿型纳米TiO_2的制备表征及光催化研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2粉体,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其进行表征分析,以亚甲基蓝为目标污染物,测定了纳米TiO_2的光催化效率。结果表明,制得的纳米TiO_2为单一锐钛矿结构,晶粒尺寸达到纳米级别,颗粒大致呈类球形,超声分散后纳米TiO_2团聚现象明显减轻。光催化实验结果表明,纳米TiO_2在光照条件下对亚甲基蓝有明显的降解作用,2h后降解率达到86.5%。     

Ce掺杂TiO2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g~(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g~(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。     

PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。     

Fe_3O_4/Ce~(3+)-TiO_2复合光催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸铈为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的Ce3+掺杂TiO2溶胶,其凝胶经不同温度煅烧3 h后制得Ce3+掺杂量不同的TiO2粉体。用XRD对TiO2进行了测试对比分析,以紫外光为光源,亚甲基蓝溶液为模拟有机染料废水,研究了TiO2的光催化性能。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的纳米Fe3O4水基磁流体,再与Ce3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性Ce3+掺杂TiO2,研究了其对亚甲基蓝的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,TiO2凝胶热处理温度、Ce3+掺量、TiO2晶型及Fe3O4负载量对亚甲基蓝的光催化活性均有影响。掺Ce3+量为1%,热处理温度650℃的Ce3+掺杂TiO2粉体光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/Ce3+-TiO2对亚甲基蓝的降解率8 h时达到90.3%,磁分离回收率达96.8%。     

异质结构的TiO_2/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能的研究

以钛酸丁酯、醋酸锌和聚乙烯吡咯烷酮为前驱物,将静电纺丝技术和高温煅烧法相结合,一步制备出异质结构的二氧化钛(TiO_2)/氧化锌(ZnO)纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对样品进行表征。并以罗丹明B(RhB)为降解模拟污染物测试了紫外光照射下的光催化活性。制得的TiO_2/ZnO-1纳米纤维直径在100~150nm之间,长度在2μm以上,ZnO纳米颗粒均匀分散在TiO_2/ZnO-1纳米纤维表面;在紫外光条件下具有良好的光催化性能,在紫外光光照25min后TiO_2/ZnO-1对RhB的降解率达到100%,而在同样条件下纯TiO_2纳米纤维对RhB的降解率只有70.8%。     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体,采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱分析(PL)等手段对TiO2的相结构和TiO2中电子-空穴对的复合性能进行了表征,探讨了掺杂组分对光催化活性的影响机制。以紫外光下降解亚甲基蓝为探针反应,考察铕的掺杂对催化剂催化性能的影响。结果表明Eu3+的掺杂能够通过抑制催化剂晶粒长大从而减少团聚,并且通过降低光生电子-空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。光催化实验表明,催化剂加入量为3g/L,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L时,掺杂1%Eu3+的催化剂催化性能最佳,反应3.5h降解率达到85.5%。     

空心磁性微球负载La掺杂TiO_2的制备和光催化性能

以自制的粒径均一的分散P(St-AA)聚合物微球为模板,制备了P(St-AA)/Fe_2O_3纳米颗粒,热处理后获得纳米磁性空心微球;在用溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_2基础上,制备了以磁性空心微球为载体的空心磁性微球负载La掺杂TiO_2。紫外光催化实验结果表明,该产品降解亚甲基蓝的效率优于同等条件制备的La掺杂TiO_2。     

TiO_2/氧化石墨烯复合纳米管的制备与光催化性能

采用水热法制备了TiO_2/氧化石墨烯(GO)系列复合纳米管光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和紫外可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相的纳米管结构,拉曼光谱结果进一步证实了其晶相,且观察到显著的GO拉曼峰。GO引入后,样品的吸收边未见显著移动,而在可见光区域出现GO所贡献的吸收增强。光催化活性表征结果显示,TiO_2纳米管的光催化活性明显强于纳米颗粒;GO引入后,随着GO量的增加,复合纳米管的光催化活性呈现先增强后减弱的变化趋势,GO溶液用量为2mL的样品表现出最佳的光催化性能。我们还对系列TiO_2/GO复合纳米管样品的光催化性能变化机制作出了详细讨论。     

CNT-CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶凝胶法,以硝酸镉为镉源、钛酸四丁酯为钛源、硫脲为硫源,碳纳米管(CNT)为载体,分别制备了TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2催化剂。对TiO_2,CdS-TiO_2,CNT-CdS-TiO_2的晶型和微观形貌进行了表征。结果表明:TiO_2为锐钛矿,CdS为六方相;TiO_2与CdS均匀包覆在CNT的表面。对TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2分别进行了紫外-可见吸收光谱的测试和可见光条件下降解亚甲基蓝的光催化性能测试。结果表明CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2吸收峰发生红移;TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2在可见光下对亚甲基蓝的降解率依次提高,CNT-CdS-TiO_2的降解率可达到55%。     

分级微/纳结构ZnO的制备及其光催化性能

分别采用溶剂热法和草酸盐法制得具有分级微/纳结构但形貌迥异的两种ZnO材料,以亚甲基蓝溶液(MB)作为目标降解物对其光催化性能进行评价。结果表明:溶剂热法所制得的ZnO呈花状微球形貌,由纳米片自组装而成;草酸盐法所制得的ZnO为微米棒状形貌,以纳米颗粒为基本单元发展而来。草酸盐法ZnO材料具有更为优异的光催化性能,其对亚甲基蓝溶液的降解反应速率常数是溶剂热法ZnO材料的7.65倍。活性自由基物种鉴定结果证实,两种ZnO材料在受到紫外光激发时均能产生·OH和·O₂^-活性自由基。两种ZnO样品光催化性能的差别源于能带结构不同所引起的活性自由基生成数量上的差异。较之溶剂热法ZnO,草酸盐法ZnO在受紫外光激发时产生的·OH和·O₂^-数量更多,且以强氧化能力的·OH为主,因而表现出更为优异的光催化性能。     

双元素共掺杂改性纳米TiO2的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法制备了钒氮双元素共掺杂的纳米TiO2,并对亚甲基蓝进行了降解处理。通过XRD、XPS、UV-Vis等方法对制备的样品进行了结构及性能的表征。结果表明:钒氮共掺杂能提高TiO2的光催化性能,掺杂后催化剂光响应范围发生了红移,可见光降解处理亚甲基蓝活性增强。     

水热法制备TiO_2/g-C_3N_4及其光催化性能

采用水热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)法、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。并以亚甲基蓝为降解对象,考察了在可见光条件下不同催化剂对亚甲基蓝的降解能力。研究结果表明,锐钛矿型二氧化钛均匀地负载在石墨相氮化碳片层上,TiO_2/g-C_3N_4复合材料的光吸收带边扩展到470nm,具有优异的可见光催化效率,它对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.0%。     

Sm-TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土钐掺杂的纳米TiO_2光催化剂(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Sm-TiO_2样品进行表征和分析,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm的替代掺杂引起的晶格畸变促进了金红石相的形成,但晶界及表面的Sm物种抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,细化了晶粒。适量的Sm掺杂使TiO_2的吸收光谱阈值红移,有效降低了光生电子-空穴对复合率,提高了TiO_2光催化活性。当pH值=2、掺杂量n(Sm)∶n(Ti)=0.006、热处理温度为500℃时,Sm-TiO_2样品在普通日光灯下光催化降解MB的活性最高,其一级表观速率常数较相同条件下纯TiO_2提高了约4倍。     

热处理对TiO2/埃洛石降解亚甲基蓝特性的影响

在室温条件下用溶胶-凝胶法在埃洛石上负载了纳米TiO2,并在110℃、300℃、500℃、700℃对其进行热处理,采用X射线衍射、SEM、TEM等技术研究其结构变化。采用20mg/l亚甲基蓝（MB）水溶液,在紫外光照射下进行光催化实验,分析焙烧温度对埃洛石样品光催化降解性能的影响。光照48h后110℃热处理负载TiO2埃洛石和纯埃洛石的亚甲基蓝降解率分别为82%和79%。随着焙烧温度的升高,负载TiO2埃洛石吸附和光催化性能程下降趋势。低温热处理样品具有较好的吸附和光催化降解性能,高温热处理破坏了埃洛石的结构,降低了其吸附和光催化降解性能。由于不需要高温热处理,成本低,负载TiO2埃洛石复合材料在有机污染物治理方面具有很大的应用潜力。