气液等离子体制备可磁分离混晶相TiO_2/CoFe_2O_4光催化材料及其性能研究

以TiOSO_4为钛源、CoFe_2O_4为磁核,采用大气压气液等离子体技术快速制备可磁分离TiO_2/CoFe_2O_4光催化材料,以亚甲基蓝为模拟污染物研究其光催化活性。采用X射线衍射技术研究了等离子体放电电压、磁核加入量和离子液体[C4MIM]BF4对TiO_2晶型结构的影响;紫外可见漫发射光谱法分析了[C4MIM]BF4加入量对TiO_2/CoFe_2O_4光吸收性能的影响。研究结果表明:采用气液等离子体可快速制备具有锐钛矿和金红石混晶相TiO_2结构的TiO_2/CoFe_2O_4光催化材料。改变等离子体放电电压和磁核CoFe_2O_4加入量,所生成的TiO_2均以金红石相为主。加入离子液体可显著提高锐钛矿相TiO_2的比例,并使TiO_2/CoFe_2O_4吸收带红移。当离子液体[C4MIM]BF4加入量为0.4 mL时所制备的TiO_2/CoFe_2O_4在模拟太阳光照射下具有较高的光催化活性,循环使用三次仍然保持高的光催化活性。     

多金属氧酸盐/二氧化钛复合光催化剂的制备及性能研究

通过溶胶-凝胶法和水热合成法制备出杂多酸(K_6P_2W_(18))/TiO_2复合光催化剂,并对其进行SEM,XRD,IR表征。采用该复合催化剂和单一TiO_2在紫外光条件下对模拟染料废水甲基橙溶液进行光催化降解,考察两者的光催化活性,并分别测出降解之后的甲基橙溶液的COD值(化学需氧量)。通过实验可以得出,杂多酸/TiO_2复合光催化剂的光催化活性明显优于单纯的TiO_2光催化剂。并且,经模拟紫外灯照射甲基橙溶液8h后,加入复合光催化剂的甲基橙溶液COD去除率达到61.98%,而加入单纯的TiO_2光催化剂的COD去除率仅达到40.63%。     

GO/介孔TiO_2复合材料的制备及性能研究

以硫酸钛为钛源、聚乙二醇为模板剂,采用水热法制备了一系列具有吸附及光催化双功能的GO(氧化石墨烯)/介孔TiO_2复合材料,采用XRD、TEM、BET和紫外-可见漫反射等测试手段对所制备系列样品的微观结构、孔结构和光谱学性能进行了初步表征,并以甲基橙溶液为目标污染物测试其吸附性能及光催化活性,进而探讨了GO/介孔TiO_2复合材料的最佳制备条件。结果表明,GO/介孔TiO_2复合材料中氧化钛均为锐钛矿相,晶粒尺寸均在7 nm左右,系列复合材料均属于Langmuir Ⅳ型介孔结构,GO的复合适当拓宽体系光响应范围;水热温度为110℃、水热时间为24 h、GO的复合比为5 wt%时,对甲基橙溶液的吸附及光催化活性最强,1 h内降解率可达100%。     

g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料光催化活性提升路径研究

由于g-C_3N_4存在着表面积小、光生载流子复合严重等问题,限制了光催化材料的光催化活性,故以g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料为实验对象,提出g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料光催化活性提升路径研究。选取适当的实验试剂与仪器,并对试剂进行一定的处理,制备g-C_3N_4纳米片、TiO_2纳米片与g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料,设置水分解实验步骤。在不同三聚氰胺/TiO_2质量比、高温煅烧温度与高温煅烧时间条件下,制备g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料,并进行水分解实验。结果表明,当制备条件为三聚氰胺/TiO_2质量比为4∶1,高温煅烧温度为550℃,高温煅烧时间为5 h时,g-C_3N_4/TiO_2光催化复合材料水分解氢气量最大,即光催化活性最佳。     

掺铁TiO_2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe~(3+)改性的TiO_2粉体,以活性艳红X-3B为对象进行光催化降解试验,考察掺杂量、催化剂加入量、溶液初始浓度、太阳光等因素对X-3B降解率的影响。结果表明,适量的铁离子掺杂可显著提高TiO_2的活性,改性使TiO_2对太阳光的利用效率有了较大的提高。     

Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体、钛酸四丁酯为钛源、氯铂酸为铂源,采用溶胶凝胶法制备了Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料。采用XRD、UV-Vis、XPS、SEM、EDS等对其进行表征,以亚甲基蓝为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明,负载在漂珠表面的TiO_2是锐钛矿型;Pt的掺杂能够促使TiO_2的吸收边红移,产生可见光响应,但是,掺杂过量的Pt会导致光催化活性下降;Pt元素在TiO_2中是以Pt4+和Pt单质的形式存在;Pt的最佳掺杂量为1.5%,在加入量为0.5 g时,暗反应30 min、光催化180 min后对浓度20 mg/L、pH=11.8的亚甲基蓝溶液的降解率达94.1%;无机阴离子的加入有利于光催化反应速率的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化反应速率产生抑制作用。     

Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠的制备及光催化降解特性

以粉煤灰漂珠为载体、钛酸四丁酯为钛源、氯铂酸为铂源,采用溶胶凝胶法制备了Pt掺杂TiO_2/粉煤灰漂珠复合材料。采用XRD、UV-Vis、XPS、SEM、EDS等对其进行表征,以亚甲基蓝为目标降解物对其光催化活性进行了研究。结果表明,负载在漂珠表面的TiO_2是锐钛矿型;Pt的掺杂能够促使TiO_2的吸收边红移,产生可见光响应,但是,掺杂过量的Pt会导致光催化活性下降;Pt元素在TiO_2中是以Pt4+和Pt单质的形式存在;Pt的最佳掺杂量为1.5%,在加入量为0.5 g时,暗反应30 min、光催化180 min后对浓度20 mg/L、pH=11.8的亚甲基蓝溶液的降解率达94.1%;无机阴离子的加入有利于光催化反应速率的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化反应速率产生抑制作用。     

活性碳纤维负载单晶TiO_2纳米结构的制备及其光催化性能

以高纯钛片为钛源,采用水热合成的方法在活性碳纤维表面沉积TiO_2纳米晶,构造TiO_2/ACF复合纳米结构。采用X射线衍射仪对样品的晶体结构进行表征,采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对复合样品的形貌和结构进行分析。以甲基橙为目标降解物,分析了样品的光催化性能,研究了水热温度对复合纳米结构的结构、形貌及光催化性能的影响。结果表明,采用水热法可在活性碳纤维表面生长TiO_2纳米晶,并且为锐钛矿和金红石的双相结构。优化后的TiO_2/ACF-100样品具有最高的光催化性能,在300 W汞灯照射下120 min可完全降解甲基橙溶液,同时也表现出优越的重复使用特性。     

CdS/TiO2复合材料的制备及其在不同波长光下的光催 化性能测试

以氯化镉、硫化钠和钛酸四丁酯为原料,通过水热合成法制备了不同比例,不同水热反应时间的CdS/TiO_2复合材料,并采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等对其组成和结构进行了测试和表征。将所制备的复合材料分别在395nm,425nm和465nm波长的灯光下进行光催化性能测试,研究结果表明采用水热合成法制备的CdS/TiO_2复合材料具有优异的光催化性能和可见光活性,在钛镉比为2∶1,水热反应时间为18h、光催化波长465nm的条件下,室温下反应140min几乎可将20mg/L亚甲基蓝溶液完全降解。该研究结果表明CdS/TiO_2纳米复合材料在光催化领域具有广泛的应用前景。     

多面体状BiVO_4/TiO_2复合光催化剂的合成及其性能研究

以硝酸铋和偏钒酸铵为原料,采用直接沉淀法制备BiVO_4和BiVO_4/TiO_2复合光催化剂,以次甲基蓝溶液为降解对象,借助X射线粉末衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征,系统地研究了不同反应条件下(如:钒酸铋在复合物中的含量,温度)对其光催化性能的影响。实验表明:在温度为600℃、w(BiVO_4)=40%的复合光催化剂BiVO_4/TiO_2的光催化活性最好。     

具有高光催化活性的板钛矿型氧化钛的低温制备

以Ti(OBu)_4为钛源,三乙醇胺为溶剂,采用水热合成法制备了单一板钛矿型TiO_2催化剂,通过XRD、UV-vis和SEM对板钛矿型TiO_2的晶型、晶化度、粒子大小及光吸收性质进行了表征。结果表明,140℃水热条件下,合成的板钛矿相TiO_2样品不仅具有很高的晶相纯度,而且具有较高晶化程度,板钛矿型TiO_2呈椭圆状,大小约为50nm×20nm。以亚甲基蓝为模型污染物考察了板钛矿型TiO_2样品的光催化活性,发现板钛矿型TiO_2具有较高的光催化活性,并且经过5次光催化反应循环,仍然能保持其光催化活性。     

纳米TiO_2/Cu_2O光催化降解活性艳红X-3B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2,合成了TiO_2/Cu_2O复合光催化剂,并对合成的TiO_2和TiO_2/Cu_2O进行SEM和XRD表征。在高压汞灯照射下,采用TiO_2/Cu_2O复合光催化剂对活性艳红X-3B进行光催化降解反应,考察了n(Ti~(4+))∶n(Cu~(2+))、pH、反应温度等因素的影响。结果表明,在高压汞灯照射下,与纳米TiO_2相比,TiO_2/Cu_2O的光催化降解效果得到明显提高。以0.01gTiO_2/Cu_2O复合物为光催化剂,在高压汞灯照射下,降解100mL20mg/L的活性艳红X-3B溶液,起始pH为1,水浴温度为60℃,反应60min,活性艳红X-3B最佳降解率为83.6%。     

介孔TiO_2光催化降解亚甲基蓝性能研究

以CTAB为模板导向剂,采用溶胶-凝胶法制备介孔TiO_2材料,以亚甲基蓝为降解底物,研究了光催化材料对亚甲基蓝的光催化活性,考察不同CTAB浓度及煅烧温度、光照时间对TiO_2光催化降解性能的影响。实验结果表明,随着CTAB的加入,所制样品的光催化活性均有所提高,紫外光照60 min后,500℃制备的,CTAB浓度为0. 14 mol/L的介孔TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的光催化率达到92. 9%。     

离子液体辅助水热法制备TiO_2/CoFe_2O_4复合材料及光催化性能

以离子液体([C_4MIM]BF_4)为辅助剂、铁酸钴为磁核,用水热法制备了可磁分离TiO_2/CoFe_2O_4新型复合光催化材料。利用X射线衍射、N_2吸附-脱附和透射电子显微镜对样品进行表征;以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,在模拟太阳光下考察样品光催化性能。结果表明:加入离子液体制备的TiO_2/CoFe_2O_4样品具有介孔结构,TiO_2稳定的包覆在CoFe_2O_4上,其比表面积可达238.3 m~2/g;在模拟太阳光下照射2 h,对亚甲基蓝的降解率可达97.9%。样品经磁场回收后重复使用3次光降解率为96.1%,依然保持较高的光催化活性。     

Gd掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂的制备及降解苯甲羟肟酸活性

以溶胶-凝胶法制备了不同煅烧温度及不同Gd掺杂量的TiO_2(TiO_2:x%Gd)粉末。对改性前后TiO_2结构和性能进行了表征,研究了Gd掺杂TiO_2粉末在紫外光下对苯甲羟肟酸的光催化性能。结果表明:相比纯TiO_2,适量Gd掺杂使TiO_2的光吸收强度增大、粒径减小且比表面积增大。掺杂后的TiO_2粉末具有很高的光催化活性,500℃煅烧的TiO_2:0.70%Gd催化剂光催化活性最佳,室温下300 W汞灯照射120 min后,对苯甲羟肟酸的降解率高达94.7%。总有机碳(TOC)测试显示,加入TiO_2:0.70%Gd后,苯甲羟肟酸矿化率达79.3%,苯甲羟肟酸降解后可能转化为有机小分子物质及无机CO_2和NO_3~-等。此外,Gd掺杂TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明稀土Gd掺杂TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

掺铁TiO2光催化降解活性艳红X-3B的研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺铁 改性的TiO_2粒子 ,以活性艳 红X-3B为模型化合物 ,考察了掺铁量和焙烧温度对TiO_2光催化性能的影响。进一步研究表明 ,适量的铁离子掺杂可明显提高TiO_2的活性,本 试验中最佳量为0.1%,掺铁TiO_2光催化降解X-3B反应的动力学符合Langm uir-H inshelhood模型 ,改性使TiO_2对太阳光的利用效率有 了极大的提高。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

节能灯光响应Ce-Fe共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ce、Fe共掺杂的纳米TiO_2光催化剂.以节能灯为光源,考察了催化剂组成、催化剂加入量、反应温度等对其光催化降解亚甲基蓝性能的影响.结果表明:与不掺杂及Ce、Fe单掺杂相比,Ce-Fe共掺杂能明显提高纳米TiO_2在节能灯照射下的光催化活性.其中,Ce_(0.062)5Fe_(0.004)/TiO_2的催化效果最佳,当反应温度50 ℃,反应液pH值5.33,催化剂加入量0.313 g/L 时,4 h的降解率可达96.00%.XRD分析结果显示,催化活性较好的催化剂均为锐钛矿和金红石的混晶,晶粒尺寸在20～30 nm之间.     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

Mo掺杂TiO_2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2与Mo掺杂TiO_2纳米粒子,并利用XRD、UV-VIS、XPS等测试手段对制备的TiO_2纳米粒子进行表征;以亚甲基蓝为光催化反应模型,考察了煅烧温度、钼掺杂量等对TiO_2晶格畸变,晶粒大小,晶型,光学性能及光催化活性的影响.结果表明:大部分Mo~(6+)取代晶格中Ti~(4+)的位置,引起晶格畸变,抑制晶粒长大与TiO_2由锐钛矿相向金红石相转变;样品经450 ℃煅烧, 随Mo掺杂量增加,激发波长红移增加,当煅烧温度升至600 ℃,1.8%Mo-TiO_2样品中锐钛矿相含量增加,致光激发波长蓝移;适量的Mo掺杂有利于提高TiO_2光催化效果,Mo掺杂物质的量分数为1.8%, 经600 ℃煅烧后样品的光催化性能最佳.