纳米TiO2的研究与应用进展

针对近年来纳米TiO2研究的新成果,综述了纳米TiO2制备的研究进展;对影响纳米TiO2光催化降解的因素(如纳米TiO2的晶型与粒径、掺杂与改性及辅助光催化技术等)进行了讨论;对纳米TiO2在环境保护领域的主要应用进行了评述.指出纳米TiO2光催化技术尚未完全达到实际应用水平,还存在一些明显的不足,将纳米TiO2光催化技术和传统水处理技术相结合可能是一个很好的发展方向.     

TiO_2的不同负载方式对光催化活性影响的实验研究

采用溶胶-凝胶法、外涂法和混熔法等不同工艺制作负载纳米TiO2的载体。甲基橙水溶液的光催化降解实验表明,不同纳米TiO2的负载方式具有不同的光催化活性,纳米TiO2在悬浮状态时的光催化活性最高;外涂纳米TiO2的载体的光催化活性也高,采用溶胶-凝胶法制作的纳米TiO2载体没有明显的光催化活性;在采用混熔法制作纳米TiO2载体时,纳米TiO2的掺入量越多,载体的光催化活性越大;在纳米TiO2光催化的作用下,甲基橙的光催化降解速率与甲基橙浓度的平方成正比。     

Tb掺杂对纳米TiO_2光催化活性的影响

以溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2和掺杂Tb的TiO2(Tb-TiO2),用X射线衍射、示差扫描量热、热重分析、红外光谱和荧光光谱等技术对纳米TiO2和Tb-TiO2的结构进行了表征;考察了以纳米TiO2及Tb-TiO2为催化剂光催化氧化环己烷合成环己酮和环己醇的情况。表征结果表明,掺杂Tb后明显抑制了TiO2中锐钛矿相向金红石相的转变,提高了TiO2催化剂的热稳定性,晶格发生了膨胀现象,晶格膨胀可有效降低光生载流子的复合几率,减小晶粒尺寸,提高光催化活性;光催化氧化环己烷的实验结果表明,与TiO2催化剂相比,Tb-TiO2催化剂的环己烷转化率和环己酮、环己醇的选择性大幅度提高,表明Tb-TiO2催化剂的光催化活性和光催化效率提高。     

光敏化Ag/TiO_2催化剂的制备及其催化性能

采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Ag/TiO2催化剂,并对该催化剂试样进行了XRD和TEM表征。表征结果显示,纳米Ag/TiO2催化剂颗粒的直径在5～20 nm之间,催化剂中Ag纳米颗粒包裹在TiO2颗粒内部。将Ag/TiO2催化剂在叶绿素提取液中浸泡24 h,制成光敏化Ag/TiO2催化剂。以Cr6+溶液为研究对象,分别在紫外光和可见光下考察了纳米TiO2、纳米Ag/TiO2、光敏化TiO2和光敏化Ag/TiO2催化剂的光催化性能。实验结果表明,与其他3种催化剂相比,光敏化Ag/TiO2催化剂光催化还原Cr6+的性能最好,特别是在可见光下,光敏化Ag/TiO2催化剂光催化还原Cr6+150 min后,Cr6+脱除率达到100.0%。     

纳米TiO2光催化剂掺杂改性的研究新进展

对近年来掺杂改性纳米TiO2的研究进行了综述,并且详细论述了金属离子掺杂、非金属离子掺杂、复合半导体、负离子掺杂、有机物敏化等对纳米TiO2光催化性能方面的影响。     

Cu-N共掺杂改性纳米TiO2光催化剂制备及甲苯降解

以尿素、硝酸铜、钛酸四丁酯等为原料,采用溶胶-凝胶法,经Cu,N原子共掺杂制备出改性纳米TiO2光催化剂。采用 X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射仪 、傅里叶变换红外光谱仪对其进行了分析表征。以甲苯气体为研究对象,考察了制备的TiO2光催化剂对甲苯的光催化降解性能。结果表明:共掺杂改性后的纳米TiO2光催化剂,在可见光400~550 nm处呈现出较强的吸收;当光催化反应120 min时,Cu-N-TiO2光催化剂对甲苯的催化降解转化率达到了38%,较纯纳米TiO2催化剂提高了近4倍。     

碱金属掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂K^＋或Cs^＋的纳米TiO2催化剂。以甲基橙为目标降解物,研究了K^＋或Cs^＋的掺杂量对纳米TiO2光催化活性的影响,讨论了催化剂加入量以及催化降解时间对甲基橙降解效果的影响。结果表明,适量掺杂K^＋能够提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂量（摩尔分数）为1％;掺杂Cs^＋只会降低TiO2的光催化活性。对浓度为20mg／L的甲基橙溶液进行催化降解,催化剂K^＋-TiO2（K^＋掺杂量1％）最佳用量为2g／L,降解时间60min,甲基橙的降解率可达98％。     

Pr3+/TiO2催化剂制备及其光催化性能研究

采用改进的溶胶-凝胶法和微波加热法制备了Pr3+掺杂的TiO2光催化剂,运用DRS光谱技术对催化剂进行了表征,并以罗丹明B的光催化降解为模型反应,考察了TiO2和Pr/TiO2试样的光催化性能.实验结果表明,Pr3+的掺杂明显改善了TiO2的光催化性能和吸光性能,与TiO2相比,Pr/TiO2试样的UV-Vis光谱吸收边红移,吸光度增强,光催化降解罗丹明B的速率提高了约一个数量级.     

光催化氧化技术及其在废水处理中的应用

文中阐述了光催化氧化的反应机理及发展概况。以TiO2为例在说明提高光催化氧化利用效率的方法。论述了光催化氧化技术在废水处理中的应用,并对其应用前景进行了展望。     

纳米TiO2光电催化技术研究进展

综述了国内外纳米TiO2光电催化技术的研究进展，介绍了光电催化原理、负载纳米TiO2薄膜电极的制备方法和光电催化反应器的设计，讨论了影响光电催化的因素。对TiO2光电催化技术应用前景进行了分析。     

光催化纳米材料在环境保护中的应用

综述了光催化纳米材料在环境保护领域中的应用进展及环境污染物在光催化纳米材料表面的光催化降解机理,对光催化纳米材料在降解化工废水、农药废水、染料废水、含油废水、造纸废水等有机废水和无机废水、自来水净化、大气污染治理等方面的应用进行了评述,简要介绍了该材料在自清洁涂料、光催化消毒剂、吸收紫外线等方面的应用。指出了目前光催化纳米材料在应用领域中存在的不足,并展望了合成出对可见光有高响应率的光催化剂以及和传统污水处理技术相结合的发展前景。     

光催化降解含油污水的研究进展

油污水具有污染物结构复杂、毒性高、难降解的特点,常规的以生物降解为主的处理方法难以达到理想的处理效果。新兴的光催化技术,通过改性和负载的手段,能够利用太阳光降解油污,是一种高效、经济、环境友好的含油污水处理方法。以近期文献为基础详细介绍了光催化降解含油污水的作用机理和影响因素,总结了提高不同光催化材料用于含油污水处理性能的改性和负载方法,分析并讨论了光催化降解含油污水的研发现状以及存在的不足及面临的挑战。     

The Effect of Surface-modified Nano-titania on the Ultraviolet Aging Properties of Bitumen

The effect of surface modification of nano-titania on ultraviolet (UV) aging properties of bitumen was investigated. The results show that γ-(2,3-epoxypropoxy) propytrimethoxysilane is bound on the surface of nano-titania according to Fourier transform infrared spectroscopy analysis. The dispersion stability of nano-titania in bitumen is improved by surface modification of nano-titania. Viscosity aging index values and carbonyl indexes of the bitumen are decreased by adding nano-titania. After surface modification, the UV aging resistance of nano-titania modified bitumen can be further improved. The result suggests that nano-titania can be effectively used as a modifier to improve the UV aging resistance of bitumen.     

纳米TiO2薄膜的制备及对乙烯工业废水的光催化降解

采用溶胶-凝胶法，在玻璃载片上负载纳米TiO2薄膜，并通过对乙烯工业废水的光催化降解实验来评价其活性。正交实验结果表明，溶胶制备的最佳条件为：采用滴加方式加水，加水量为1.2mL，TNB与C4H9OH，AcAc，CH3COOH的体积比分别为1：10， 5：2，1：1， AcAc与NH(C2H5O)2的体积比为1：1。用正丁醇作为溶剂，负载2层膜，在煅烧温度为420℃、煅烧时间为1h、光催化降解时间为2.5h时，制备的纳米TiO2薄膜对乙烯工业废水的光催化降解效果最佳，降解率达到84.7%。XRD和红外光谱表征结果表明，所制备的薄膜为纳米TiO2薄膜，晶型为锐钛矿型，平均粒径为12.49nm。     

碘氧铋光催化材料研究进展

近年来,针对碘氧化铋(BiOI)光催化材料改性的方法已经较为成熟,光催化能力得到了广泛的提升,但是BiOI光催化材料多为微纳米颗粒,回收和循环利用较困难,很容易引发二次污染。本文综述了对BiOI的改性方法以及在改性的同时提高循环利用性研究的现状,以便于后期方便工业化,并能有效地降低有机物光催化处理成本。     

TiO_2-SiO_2复合氧化物的制备及其催化性能的研究进展

综述了采用溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、微乳液法、化学气相沉积法和液相浸渍法制备TiO_2-SiO_2复合氧化物的研究进展,详细分析了溶胶-凝胶法的不同制备条件对TiO_2-SiO_2复合氧化物性质的影响,添加SiO_2可改善TiO_2的比表面积和热稳定性。同时简要概述了TiO_2-SiO_2复合氧化物在光催化、异构化、氧化和酯交换反应以及作为催化剂载体方面的应用,并提出了目前研究中存在的问题及解决途径。     

气升式环流反应器光催化处理难降解有机污染物试验研究

利用气升式环流光催化反应器对难生化降解活性艳红X-3B的光催化降解性能进行了研究。系统分析了底物初始浓度、溶液初始pH、催化剂投加量、反应温度、曝气量以及紫外光辐射强度等因素对底物光催化降解反应的影响。结果表明,在反应溶液pH为4~10、催化剂质量分数为0.5 g/L、曝气量为2.5 m³/h、活性艳红X-3B初始浓度为50 mg/L的条件下,活性艳红X-3B光催化3 h后的降解率可达到85%以上。反应动力学研究结果表明,活性艳红X-3B光催化降解可用Langmuir-Hinshelwood 模型描述。建立了以反应时间、底物初始浓度、紫外光强度和曝气量为变量预测体系对活性艳红X-3B的光催化降解效果经验模型,预测值与试验值间的决定系数为0.958,可为后续放大试验提供借鉴。     

溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO_2的制备条件优化

以二乙醇胺为氮源,乙酸为抑制剂,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂TiO_2。以苯酚为污染物,在模拟太阳光(氙灯)下,考察了氮掺杂TiO_2制备过程中水用量、乙酸用量、乙醇用量、二乙醇胺用量、陈化温度、煅烧温度和煅烧时间7个因素对氮掺杂TiO_2光催化活性的影响,并采用正交实验优化了氮掺杂TiO_2的制备条件。实验结果表明,煅烧温度对氮掺杂TiO_2的光催化活性具有非常显著的影响;最优的制备条件为:n(钛酸四丁酯):n(水):n(乙酸):n(乙醇):n(二乙醇胺)=1:462:17 3:3:0.4(n(钛酸四丁酯)=0.015 mol),陈化温度为45℃,煅烧温度为400℃,煅烧时间为4 h。在此条件下制备的氮掺杂TiO_2对苯酚光催化反应3 h,其降解率达到75.13%,是未掺杂氮TiO_2的1.7倍。     

β-环糊精强化偶氮染料酸性红R光催化降解研究

以250 W 金属卤化物灯(λ=365 nm)为光源,利用二氧化钛光催化氧化法研究了酸性红 R 在β-环糊精存在时的光降解行为,考察了影响光催化降解的条件因素。结果表明:对于酸性红 R 质量浓度为50 mg/L 的废水,经60 min 光照,β-环糊精可以提高酸性红 R 的光催化降解效率24.5%,反应速率常数增加12.5倍;β-环糊精浓度、pH 值和酸性红 R 的初始浓度对酸性红 R 的光催化降解速率有明显的影响。酸性红 R 光催化降解的强化效应主要源于β-环糊精能有效促进酸性红 R 在 TiO_2表面的吸附。