Fe3+掺杂介孔TiO2催化降解甲基橙

以表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵醇溶液所形成的柱状胶束为模板剂,钛酸四丁酯为原料,经水解沉淀、晶化、沉降、抽滤、干燥及焙烧工艺制备出了介孔TiO₂固体催化剂。通过离子掺杂方法,用Fe(NO₃)₃溶液对介孔TiO₂掺杂,经搅拌、煮沸、晶化、蒸发、干燥及焙烧工艺,制备出了不同物质的量比的Fe³⁺/TiO₂催化剂。以甲基橙模拟染料废水,考察pH、催化剂用量、过氧化氢用量、催化剂Fe³⁺/TiO₂物质的量比和光照时间等因素对催化剂的催化性能的影响。结果表明,适量掺有Fe³⁺的催化剂Fe³⁺/TiO₂有利于太阳光催化甲基橙的效果,当甲基橙浓度为10 mg·L^-1、Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5、催化剂用量为0.8 g·L^-1、过氧化氢为0.55 mol·L^-1、 pH=3并且太阳光直接照射20 min,脱色率达到96%。根据Languir-Hinshelwood动力学方程,近似推导出不同物质的量比Fe³⁺/TiO₂催化剂光催化降解甲基橙的动力学方程,并得出Fe³⁺与TiO₂物质的量比为0.000 5时的Fe³⁺/TiO₂催化剂,有最大宏观速率常数值,K₀为0.162 35 min^-1。     

铈和锰掺杂纳米TiO2的溶胶-凝胶法制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂、Mn⁴⁺/TiO₂、Ce⁴⁺/TiO₂和Mn⁴⁺-Ce⁴⁺/TiO₂光催化剂。通过考察掺杂离子的种类和用量对所得催化剂用于紫外光催化降解甲基橙性能的影响，表明Ce⁴⁺/TiO₂中Ce⁴⁺的适宜掺杂量为1.0%，Ce⁴⁺-Mn⁴⁺/TiO₂中，当Mn4+的掺杂量为25.0%时，Ce⁴⁺的适宜掺杂量为0.50%，相应的脱色效率为92.39%和99.41%。当掺杂量适当时，四种催化剂用于紫外光催化降解甲基橙的活性次序为：Mn⁴⁺-Ce⁴⁺/TiO₂ > TiO₂>Ce⁴⁺/TiO₂> Mn⁴⁺/TiO₂。XRD分析结果表明，所得光催化剂均为锐钛矿型纳米粒子。     

负载型杂多酸催化剂的制备及光催化性能研究

采用浸渍法和微波法相结合,制备负载型杂多酸光催化剂H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂。在紫外光照射下,研究对模拟染料废水酸性蓝溶液的光催化降解的影响。结果表明,H₃PMo₁₂O₄₀/TiO₂比单独的H₃PMo₁₂O₄₀光催化性能好,〖JP2〗在初始浓度10 mg·L^-1酸性蓝溶液、m(H₃PMo₁₂O₄₀)∶m(TiO₂)=1∶3、催化剂加入量为90 mg·L^-1、pH=1.05、30%的H₂O₂用量10 mL·L^-1和180 min条件下,脱色率达93%以上。     

Zn掺杂TiO2的制备及其光催化降解甲基橙性能

采用沉淀法制备了不同掺杂量的Zn/TiO₂催化剂,以光催化降解甲基橙为探针反应,考察其光催化活性,并采用紫外漫反射和X射线衍射对其进行结构表征。研究结果表明,Zn的掺杂量对催化剂活性影响较大,最佳掺杂物质的量分数为1.5%;催化剂的紫外漫反射微分曲线的峰值变化与其活性变化一致,1.5%(物质的量分数) Zn/TiO2的微分峰值最大。X射线衍射分析表明,少量Zn高度分散在TiO₂晶格中。Zn掺杂物质的量分数1.5%时,添加2 g·L^-1的Zn/TiO₂催化剂,甲基橙降解的最佳条件：pH＝3,浓度15 mg·L^-1,降解率最高达98.6％。     

可见光响应的壳-核结构Ag/AgCl光催化剂性能

利用光化学还原法制备了Ag/AgCl壳-核结构的复合纳米粒子,以亚甲基蓝为模型降解物,研究了其可见光催化性能。结果表明,壳-核结构的Ag/AgCl纳米材料具有表面等离子效应,提高了其对可见光吸收和光催化活性。在可见光照射下,亚甲基蓝溶液浓度为10 mg·L^-1,催化剂用量10 mg·L^-1,光照60 min,亚甲基蓝降解率达95%,COD去除率为92%。     

疏水性可见光响应型纳米CuO/TiO2催化降解高浓度硝基苯

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性,并在可见光的照射下,研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰;SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响;催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1,初始浓度400～500 mg•L^-1,催化剂用量0.2 g•L^-1,pH 9,H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％,4 h降解率为93％。     

疏水性可见光响应型纳米CuO/TiO2催化降解高浓度硝基苯

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性,并在可见光的照射下,研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰;SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响;催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1,初始浓度400～500 mg•L^-1,催化剂用量0.2 g•L^-1,pH 9,H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％,4 h降解率为93％。     

尿素改性TiO_2光催化剂性能研究

选择尿素对TiO2进行掺杂,再用蒙脱土进行负载,制备高催化活性的改性TiO2/蒙脱土(MMT)复合光催化剂。通过光降解亚甲基蓝试验,研究不同制备条件对光催化剂活性的影响。结果表明,当尿素与国产TiO2的掺杂比为1∶0.1时亚甲基蓝的降解效果最好,其光降解速率常数最高达0.251 13 h-1,降解率为56%;用蒙脱土对尿素改性后的P25(Degussa)进行负载,发现对亚甲基蓝的降解率比未进行负载的高十几个百分点,且蒙脱土与改性P25混合比为15∶1时降解速率最高,达0.226 13 h-1。     

尿素改性TiO_2光催化剂性能研究

选择尿素对TiO2进行掺杂,再用蒙脱土进行负载,制备高催化活性的改性TiO2/蒙脱土(MMT)复合光催化剂。通过光降解亚甲基蓝试验,研究不同制备条件对光催化剂活性的影响。结果表明,当尿素与国产TiO2的掺杂比为1∶0.1时亚甲基蓝的降解效果最好,其光降解速率常数最高达0.251 13 h-1,降解率为56%;用蒙脱土对尿素改性后的P25(Degussa)进行负载,发现对亚甲基蓝的降解率比未进行负载的高十几个百分点,且蒙脱土与改性P25混合比为15∶1时降解速率最高,达0.226 13 h-1。     

液相沉淀法制备纳米TiO2及其光催化性能的研究

提出了一种以TiSO₄为前驱体的制备锐钛矿型纳米TiO₂的液相沉淀法。通过控制适宜的制备条件，可将Ti^4+的初始浓度提高到15 mol·L^-1。以丙烯酰胺的光催化降解为模型反应，考察了所制备TiO₂的光催化活性。与萃取沉淀法制备的TiO₂和工业催化剂相比，该法制备的TiO₂不仅产率高，而且催化活性较好。     

Ag/AgBr/TiO2/AC复合光催化剂的制备及其性能研究

针对TiO2光催化剂目前在实际应用中所面临的可见光利用率低及悬浮体系中光催化剂易失活、难回收的问题,我们将TiO2的改性与固定结合,首先利用溶胶-凝胶方法将TiO2光催化剂负载在多孔性载体活性炭上,然后再通过沉积-沉淀法将AgBr沉积于TiO2表面,得到最终产物Ag/AgBr/TiO2复合物光催化剂,同时利用溶胶-凝胶法在相同条件下合成纯TiO2。通过XRD、SEM和光催化降解次甲基蓝溶液来对比两者的性能。结果显示Ag/AgBr/TiO2/AC具有较好的可见光催化活性,三小时内次甲基蓝溶液的降解率达81.63%,而纯TiO2三小时内只降解了15.74%。     

无定形态H3PW12O40/TiO2光催化剂降解有机染料

以钛酸丁酯和磷钨酸为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析和比表面分析对光催化剂进行表征。结果表明,H₃PW₁₂O₄₀/TiO₂光催化剂为无定形态,比表面积202 m²·g^-1,杂多阴离子保持了Keggin骨架结构。在TiO₂中掺杂H₃PW₁₂O₄₀,使催化剂的光响应范围扩展到可见光区,从而提高光催化活性。光催化剂对甲基橙、酸性红、罗丹明B和亚甲基蓝均有较好的光催化降解活性,催化剂易于分离,重复使用稳定性较好。对甲基橙降解的适宜条件为：1.7×10-5 mol·L^-1甲基橙溶液50 mL,H₃PW₁₂O₄₀/TiO2光催化剂用量0.03 g,500 W碘钨灯照射60 min,此条件下,甲基橙脱色率可达到96%。     

SO2-4/TiO2光催化降解邻硝基苯酚

采用硫酸溶液浸渍处理TiO2制得SO2-4/TiO2光催化剂.考察了光催化剂对邻硝基苯酚溶液的光催化行为.发现SO2-4/TiO2的光催化活性高于TiO2,浸渍液中H2SO4的浓度和催化剂的焙烧温度对SO2-4/TiO2的催化活性有一定的影响,H2SO4溶液的最佳浓度为0.5 mol·L-1,最佳焙烧温度为500℃.催化降解过程符合一级反应动力学规律.     

微波辅助制备B-N共掺杂TiO_2催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为钛源,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备Ti O2微粒,用于亚甲基蓝染料紫外光照降解实验。对比研究了未掺杂、B掺杂、N掺杂和B-N共掺杂Ti O2的光催化活性,采用扫描电子显微镜表征催化剂微观结构,用Langmuir-Hinshelwood模型进行动力学拟合,并从电化学角度分析。结果表明,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备的B-N共掺杂Ti O2具有最佳催化活性,其表面形貌比未掺杂Ti O2更均匀,具有更高的比表面积,同时B-N共掺杂使Ti O2催化剂产生了微观的p-n结效应,表现出很好的催化活性。在B-N共掺杂Ti O2催化剂用量为2 g·L-1和亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L-1条件下,室温紫外光照4 h,亚甲基蓝降解率达91.6%。     

聚硅硫酸钛制备复合光催化剂及降解甲基橙的研究

以无机钛盐、硅酸盐为原料,制备了聚硅硫酸钛絮凝剂,然后利用其水溶液水解产物制备复合光催化剂,考察了钛与硅摩尔比、水解pH值、调节pH值所用碱的种类、煅烧温度和煅烧时间对该复合光催化剂降解甲基橙时活性的影响,并利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对其进行了物性测试分析。结果表明：n（Ti）：n（Si）=12：1的聚硅酸硫酸钛,以NH3.H2O调节pH值,在pH值为6时水解,产物在650℃煅烧1.5h后制得的复合光催化剂活性最高,当其投加量为0.5g.L-1时,光催化反应30min后,甲基橙的脱色率可达100%。物性分析表明,聚硅钛制备的复合光催化剂是一种以锐钛矿为主、分散均匀的纳米级球形颗粒。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解甲基橙的性能研究

以钛酸丁酯为前驱体、钠基蒙脱石为载体,采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛柱撑蒙脱石（TiO2—MMT）纳米复合材料。采用X-射线衍射仪、透射电子显微镜、全自动比表面积及中孔、微孔分析仪（BET）等分析手段对TiO2—MMT进行了表征,并研究了其对甲基橙的光催化降解活性。结果表明：TiO2—MMT主要由锐钛矿型TiO2和蒙脱石组成,呈层片状结构,TiO2柱撑到蒙脱石层间,并使其（001）晶面间距明显增大。在中性和碱性奈件下,TiO2-MMT对甲基橙的光催化降解能力较弱;在酸性条件下,TiO2-MMT对甲基橙的降解率远远高于中性和碱性条件下的降解率。TiO2—MMT光催化降解甲基橙的优化条件为：pH值4、甲基橙初始浓度30mg·L-1、TiO2-MMT投加量10g·L-1,在优化条件下光照2h,TiO2-MMT对甲基橙的催化降解率为99．4％。     

纳米TiO2/SO42-的合成及光催化降解性能研究

研究了以工业级钛酸异丙酯为前驱体,正丙醇为溶剂,浓硫酸作催化剂和抑制剂,乙酰丙酮为稳定剂,采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/SO42-。利用XRD、SEM、FT-IR、UV-vis、N2吸附-脱附测定BET表面积对所制备的材料进行了表征。结果表明:纳米TiO2/SO42-催化剂在可见光区的吸收较强,所制备的催化剂与未经改性的TiO2相比,吸收边从350 nm红移到430 nm左右,其红移效果显著。在紫外灯照射下进行了光催化降解亚甲基蓝溶液的催化剂性能研究,探讨了pH值、反应温度、亚甲基蓝初始质量浓度以及催化剂用量对降解率的影响。结果表明:光催化降解亚甲基蓝在中性条件下的降解率较高,碱性环境下达到最佳;最佳反应温度为35~55℃;初始浓度越大降解率越小;处理30 mL亚甲基蓝溶液所需催化剂为30 mg。     

Fe^3＋、Ce^4＋掺杂改性对SO4^2-/TiO2固体超强酸催化尿囊素催化性能的研究

采用液相浸渍的方法对SO4^2-/TiO2进行Fe、Ce双元素掺杂改性,以合成尿囊素产率大小为判断标准,考察通过掺杂改性后的催化剂催化性能,优化制备催化剂的工艺条件。结果表明,当Ce^4＋：TiO2=0.06%、Fe^3＋：TiO2=0.2%,浸渍溶液是硫酸,浸渍浓度为0.66 mol·L^-1,浸渍溶液的体积为15 mL/g,浸渍时间为20 h,焙烧温度540℃,焙烧时间3.4 h,尿囊素的产率最高,催化活性最佳,可重复使用4次以上,重复实验得到的尿囊素平均产率基本维持在65%左右。制得的尿囊素进行产品鉴定,符合工业标准。     

薄膜化固体超强酸SO4^2-／TiO2-WO3光催化降解甲基橙

采用硫酸溶液漫渍处理TiO2—WO3制得SO4^2-／TiO2-WO3薄膜光催化剂,考察了光催化荆对甲基橙溶液的光催化降解行为。结果表明,在硫酸浓度为0．2mol·L-1、焙烧温度为550℃、WO3掺杂量为2％的最佳条件下制备的光催化剂活性最高,甲基橙降解90min的降解率达到72％。