白云母/TiO2复合材料的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为钛源、冰醋酸为抑制剂,通过水热法合成白云母/TiO₂(M/T)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS),N₂吸附-脱附(BET),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis),荧光光谱(PL)对样品的物相结构、表面形貌、元素分布、孔隙结构及光学特性进行表征,并以甲基橙(MO)溶液为目标污染物,考察水热温度、水热时间、TiO₂负载量对M/T复合材料光催化性能的影响。结果表明：100℃水热16 h, TiO₂负载量为20%(质量分数)的M/T复合材料光催化性能最好;紫外光照射60 min,对MO的降解率达到99.62%,总有机碳(TOC)去除率为63.58%,重复使用5次,光催化活性没有明显降低,且M/T复合材料光降解MO过程符合一级反应动力学模型,最大反应速率常数k_app为0.049 min^-1。     

水热法制备TiO_2/ AC复合光催化材料及其性能研究

探究了吸附-光催化协同效应对二氧化钛(TiO_2)-活性炭(AC)复合材料光催化性能的影响。以钛酸四丁酯为原料,活性炭为载体,采用水热法制备出TiO_2/AC二元复合光催化材料。使用XRD、SEM、EDS和FT-IR等检测技术对制备样品进行测试、分析、表征,重点分析了不同水热温度对复合材料晶体结构、形貌、组分含量及表面官能团的变化,并以甲基橙溶液(MO)模拟目标降解物,考察了在紫外光源下TiO_2/AC二元复合材料对甲基橙溶液光催化效率的影响。研究结果显示:负载于AC表面的TiO_2为锐钛矿型;随着水热温度的提高,负载于AC表面上的TiO_2数量增加,粒径增大,分布更加均匀;经紫外光光照180 min后,所有TiO_2/AC复合材料对20 mg/L甲基橙溶液的降解率均达到80%以上,优于纯TiO_2的降解率,表明TiO_2/AC二元协同吸附-光催化效应可明显提高复合材料对甲基橙溶液的降解效率。     

TiO_2/SiO_2/rGO复合材料的制备及光催化性能探讨研究

制备了一种新型TiO_2/SiO_2/氧化还原石墨烯(TiO_2/SiO_2/rGO)三元复合材料,并对该复合材料的晶型结构、功能基团、元素化学性质、表面形貌和吸附效果进行了表征和分析,研究了其对阳离子染料[亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)]与阴离子染料[甲基橙(MO)]的吸附降解效果,并比较了不同配比材料对MO的吸附降解作用。结果表明:TiO_2/SiO_2/rGO三元复合材料对不同染料都具有较高的光催化活性,其中对MO的光催化吸附降解效果更好。rGO∶(TiO_2/SiO_2)=1∶1(质量比)时,三元复合材料的光催化性能最佳,最大光催化吸附降解效率可达86%。     

助催化剂NiCoP修饰改性增强半导体TiO2的光催化性能

为了增强半导体TiO_2的光催化性能,采用相对简便的磷酸盐还原法制备了双金属磷化物NiCoP,并且首次将NiCoP作为助催化剂对半导体光催化剂TiO_2进行修饰改性。以罗丹明B(RhB)染料溶液为污染物模型,对NiCoP/TiO_2复合材料的光催化活性进行测试。实验结果表明,与纯TiO_2和纯NiCoP相比,适量的NiCoP修饰使TiO_2催化剂的光催化降解性能明显增强;其中,NiCoP的负载量为0. 25%时,NiCoP/TiO_2复合材料光催化活性最高,对RhB的降解效果最佳。电化学测试表明,复合材料活性增强的主要原因是NiCoP与TiO_2发生相互作用,促进了光生电荷的分离,提高了其迁移效率。紫外-可见漫反射光谱证实,NiCoP负载后使得半导体催化剂的光谱响应范围稍有拓宽。同时,自由基捕获实验证明·OH、·O_2~-为该降解反应的主要活性物种。     

等离子体修饰的TiO2柱撑有机累托石制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法及煅烧技术制备TiO_2柱撑有机累托石(TiO_2/OREC),利用沉积法将AgCl分散到TiO_2表面,再通过钠灯照射使部分Ag~+还原成Ag~0,获得具有等离子体效应的Ag@AgCl-TiO_2/OREC复合材料。以红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜、投射电镜及紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等手段分析了所制备材料的结构、相貌及光性能。以甲基橙(MO)为模型污染物对材料的吸附/光催化降解性能进行评价。UV-Vis吸收光谱表明,经Ag等离子体修饰后,样品对可见光的响应增强。Ag@AgCl-TiO_2/OREC对MO展现了良好的吸附-光催化降解性能,在光照180min后对MO的去除率达94%,循环使用3次后去除率仍达80%。     

S掺杂TiO_2/硅藻土复合光催化材料的制备及其特性研究

以钛酸四丁酯为前驱体,以硫脲为S源,硅藻土为载体,用超声辅助溶胶-凝胶制备了S掺杂纳米TiO_2/硅藻土复合光催化剂。采用差示量热扫描分析仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)等测试技术对复合材料的结构进行表征。选用煅烧温度,不同S掺杂量,不同TiO_2负载量及重复使用等作为影响复合材料光催化性能的因素进行探究。结果表明,当煅烧温度为500℃,S掺杂量为7.5%,TiO_2负载量为40%的条件下制备的催化剂有着最佳催化活性,在500W紫外灯照射下,复合材料的光催化去除TNT(50mg/L)的效果最佳,达到86.3%,且复合材料具有良好再生利用性能。     

TiO_2/蒙脱土复合材料的制备及光催化降解苯酚性能

为了利用TiO_2优越的光催化活性和蒙脱土(MMT)的结构特性,首先,以MMT为载体、TiCl_4为原料、氨水为沉淀剂,采用水解沉淀法制备了TiO_2/MMT复合材料;然后,利用FTIR、XRD和SEM对TiO_2/MMT复合材料进行成分、晶型、结构和形貌表征;最后,在紫外光照射下,考察了不同TiO_2含量的TiO_2/MMT复合材料对模拟苯酚废水的光催化降解活性,并结合紫外-可见光谱对复合材料光催化降解苯酚的过程进行了跟踪实验。结果表明:所制备的TiO_2/MMT复合材料中TiO_2为锐钛矿相,在MMT上的晶粒尺寸为7.8nm。TiO_2/MMT复合材料中层间域内成分被钛柱取代,且柱撑反应在层间域内进行。因此MMT的基本骨架不变,且TiO_2分散在MMT的表面。当苯酚的初始浓度为10mg/L、苯酚溶液的pH为6且紫外光照射时间为150min时,37.5wt%TiO_2/MMT复合材料对苯酚降解率为63%,优于MMT(4.5%)和纯TiO_2(55%),说明MMT的负载提高了TiO_2的光催化活性。     

离子液体中纤维素/TiO_2复合材料的制备及其性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐BMIMCl为反应介质,钛酸丁酯作为钛前驱物,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2,并将其负载在纤维素上,制备纤维素/TiO_2复合材料。采用单因素实验对反应条件进行优化,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外光漫反射(DRS)及热分析仪(TG)对复合材料结构及性能进行表征。以紫外光为光源,研究纤维素/TiO_2复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解性能。结果表明:采用离子液体BMIMCl作为反应介质,可在常温常压下制备出高活性的光催化复合材料;TiO_2负载于纤维素后的复合材料对甲基橙的降解率在80min达到97.09%,与未负载的纳米TiO_2光催化剂相比,复合材料对甲基橙的降解率提高了37%。纤维素/TiO_2复合材料重复利用4次后对甲基橙的降解率仍能达到62.66%。     

聚苯乙烯/纳米TiO_2/硅藻土复合材料的制备及其性能研究

通过溶胶-凝胶法成功制备了纳米TiO_2/硅藻土复合材料,并通过浸渍法进一步制备了聚苯乙烯/TiO_2/硅藻土复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射、傅里叶红外光谱和紫外-可见分光光度计等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:硅藻土负载的纳米TiO_2具有良好的光催化性能,聚苯乙烯包覆可以提高纳米TiO_2/硅藻土复合材料的分散性和稳定性,对甲醛的光催化降解能力并无大的影响。其中0.1%聚苯乙烯包覆复合材料的光催化效果最好,在溶液中甲醛降解率可以达到47.08%,在空气中可以达到54.96%。     

稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,海泡石为载体,制备稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:稀土元素掺杂可以提高TiO_2/海泡石复合材料的光吸收能力,提高其对甲醛的光催化降解能力,共掺杂0.05%Eu~(3+)和0.05%Gd~(3+)复合材料的光催化效果最好,可以达到93.9%。     

改性煤矸石/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以盐酸改性煤矸石(hydrochloric acid modification gangue,简称HAG)为载体,采用溶胶-凝胶法制备改性煤矸石负载TiO_2的光催化复合材料TiO_2/wHAG(w:HAG的质量分数,%)。以紫外灯(一类可以产生较大有效范围的紫外光的光源)为光源,以罗丹明B降解为废水降解模型考察复合材料的光催化活性。采用SEM、FT-IR和XRD对TiO_2/wHAG复合材料的表面形貌、光谱特征和晶相结构等进行了表征。结果表明:改性煤矸石与TiO_2之间生成了Ti—O—Si共价键,结合牢固。TiO_2/45HAG与TiO_2相比,其光催化活性和静态吸附性能分别提高了30%和4.1%。另外,改性煤矸石作为载体可减少TiO_2粒子的团聚,并且能保持其原有的表面性质以及晶体结构。     

高光催化性能的二氧化钛纳米管—氧化石墨烯杂化材料（英文）

以金红石型TiO_2、氧化石墨烯和氢氧化钠为反应剂,通过水热合成法制备了TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料,并研究复合材料制备过程中水热温度、煅烧温度对制备材料结构性能的影响关系。结果发现,TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料比纯TiO_2纳米管具有更好的光催化性能。石墨烯有利于TiO_2纳米管的形成,而且存在一个优化的加强光催化性性能的煅烧温度。TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合材料在煅烧过程中,氧化石墨烯的还原与逐渐损失同TiO_2纳米管的结晶动态平衡,可能是其中存在优化煅烧温度的原因。同时分析了TiO_2纳米管-氧化石墨烯复合新材料的复合机理。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO_2复合材料及其光催化性能

为研究由还原氧化石墨烯(RGO)和具有高活性晶面的TiO_2组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO_2复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO_2;第2步为将合成的纳米TiO_2与氧化石墨烯(GO)复合,形成RGO/纳米TiO_2复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO_2和RGO/纳米TiO_2复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的(001)和(101)晶面的纳米TiO_2,氟原子在纳米TiO_2中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO_2复合形成RGO/纳米TiO_2复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO_2复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO_2(P25)和纳米TiO_2的。RGO/纳米TiO_2复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO_2暴露的晶面对光催化活性有影响。     

诱导助剂对石墨烯负载的TiO_2颗粒分布、结构和光催化活性的影响

采用一步水热法原位诱导合成TiO_2/石墨烯复合催化剂,通过X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),拉曼光谱(Raman),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)表征复合催化剂的晶体结构、官能团强弱、微观形貌和光学特性。以葡萄糖(glucose)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为诱导助剂,研究其对复合催化剂形貌和光催化降解甲基橙(MO)活性的影响。结果表明:以葡萄糖和十二烷基硫酸钠为诱导助剂合成的复合催化剂活性最高,紫外光照射30min,MO降解率可达92%,而商用P25降解率达到90%需要120min,同时以聚乙烯吡咯烷酮为诱导助剂合成的复合催化剂和TiO_2/石墨烯自组装形成的复合材料光催化活性差别不大。     

F掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,氢氟酸(HF)为氟源,采用水热反应法制备了具有可见光活性的氟(F)掺杂二氧化钛(TiO_2)(TiO_2-F),研究了F掺杂对TiO_2光催化性能的影响。采用XRD、Raman spectra、N2-BET、TEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明:适量HF的掺入可以明显提高TiO_2高能晶面的暴露比、结晶程度、粒径大小以及对甲基橙(MO)的降解效率,在MO浓度为15mg/L、pH为6.5,降解时间为2.5h,HF添加量为60%(体积浓度)制得的TiO_2-F用量为0.8g/L条件下,TiO_2-F对MO溶液的降解率最大达到62.4%,具有较好的光催化效果。     

光催化降解甲醛功能泡沫炭的制备与表征

以聚氨酯为骨架,在泡沫成型过程中加入颗粒活性炭,经炭化得到孔结构发达的聚氨酯泡沫炭,以其为基底采用浸渍法制备出TiO_2负载的具有光催化性能的复合材料。采用SEM观测不同活性炭量泡沫炭的表面形貌;采用BET吸附-脱附等温曲线考察制备不同的泡沫炭及复合材料的孔径结构;XRD分析不同产物的晶型结构;TG分析碳骨架热分解过程。以气相甲醛为模型物,评价泡沫炭/TiO_2复合材料在紫外灯光下对甲醛气体的光催化降解性能。结果表明,聚氨酯泡沫炭/TiO_2复合材料具有良好的催化降解甲醛功能,是吸附与降解协同作用的结果;当活性炭含量为35%,TiO_2的负载量为2%时,对甲醛吸附降解能力最好,达到85.3%。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

煅烧条件对TiO_2/硅藻土复合材料光催化性能研究

利用硅藻土结构特性和纳米二氧化钛(TiO_2)优越光催化活性,以提纯硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制得纳米TiO_2/硅藻土光催化复合材料。通过XRD、EDS、SEM、FT-IR对复合材料进行晶型结构和形貌表征分析,考察煅烧条件对复合材料光催化性能影响。实验结果表明:TiO_2/硅藻土复合材料最佳煅烧温度为650℃、煅烧时间3h,此时TiO_2晶型以混晶形式存在,晶粒尺寸为39.9nm;在300W高压汞灯光照3h对罗丹明B溶液降解率达到100%,经过5次重复利用后对罗丹明B降解率仍达到70.53%以上。     

石墨烯/纳米TiO_2复合材料的制备及光催化还原性能

为探索超声辅助下利用紫外光及耦合热还原工艺制备RGO/纳米TiO_2复合材料的方法,并对其在缺氧水体中的光催化还原特性进行研究,首先,以鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),进而通过超声/紫外光还原工艺制备了还原氧化石墨烯(RGO);然后,以钛酸丁脂和RGO为前驱物,采用溶胶-凝胶法并在氮气保护下高温加热制备了RGO/纳米TiO_2复合光催化材料;接着,利用FTIR、XRD、BET及紫外-可见光谱等对RGO/纳米TiO_2复合材料进行了结构性能表征;最后,以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为探针物,研究了RGO/纳米TiO_2在缺氧水体中的光催化特性与2,4-D降解机制。结果表明:采用低温氧化Hummers法制备的GO六碳环上生成的活性基团较少,采用超声/紫外光还原工艺及耦合高温热还原工艺可使环状结构得到良好的修复;所制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的2,4-D降解能力,在缺氧状态下,2,4-D主要发生光催化还原反应,脱除苯环上的氯,产生氯酚、邻苯三酚及间苯三酚等中间产物,部分2,4-D被氧化降解生成CO_2和H_2O。制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的光催化还原性能。