铁掺杂二氧化钛光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法室温制备了掺杂铁的二氧化钛光催化剂。采用X-射线衍射仪(XRD),电子扫描电镜(SEM),紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等手段对Fe离子掺杂改性的TiO_2粉末表征分析,探究Fe离子对TiO_2催化剂降解有机污染物罗丹明B的催化改性。结果表明:掺杂后的TiO_2光催化剂晶粒尺寸变小,金红石相开始转变为锐钛矿相,团聚现象减弱,吸收光谱发生红移,Fe离子最佳掺杂量在1%(Fe/Ti物质的量比);光催化降解罗丹明B的实验结果:催化时间5 h时,纯TiO_2和1%Fe-TiO_2(Fe/Ti摩尔比)对罗丹明B的降解率分别为25.87%和71.23%,光催化效率提高45.36%;反应溶液最佳pH=9时,降解率为71.23%;罗丹明B的浓度越高,越不利于光催化反应的进行,最佳初始浓度为2.5 mg/L,降解率为93.06%。     

纳米La~(3+)-TiO_2薄膜制备及其处理含碱炼油废水

采用溶胶凝胶法制备在玻璃上负载纳米La~(3+)-TiO_2薄膜,以罗丹明B水溶液的COD的去除率为指标,研究了各种因素对溶胶胶凝过程及制得纳米La~(3+)-TiO_2薄膜光催化活性的影响,用XRD和IR表征,并时含碱炼油废水进行光催化处理.结果表明,影响因素及最佳量依次是La掺杂量质量分数0.05%、煅烧温度480℃、乙醇的加入量50mL和加水量1..mL,此时罗丹明B的降解率达到91%;当含碱炼油废水中pH=5,负载薄膜2层,光催化时间为3h时处理效果最佳,废水中cOD降解率为77%;所得的La~(3+)-TiO_2薄膜含有Ti-O-Ti结构,为锐钛矿型,平均粒径为11.2nm.     

Mg~(2+)掺杂TiO_2空盒子的制备及其光催化性能

为了解决纳米TiO_2带隙宽、电子-空穴对容易复合等问题,掺杂Mg~(2+)对TiO_2进行研究。以Ti(OC_4H_9)_4作为钛源,通过水热法制备Mg~(2+)掺杂TiO_2空盒子(Mg~(2+)@TiO_2)。采用透射电镜、X射线衍射及紫外漫反射对样品进行表征,探讨Mg~(2+)掺杂前后对其结构、性能等方面的影响。通过可见光催化降解有机污染物罗丹明B实验,证明了Mg~(2+)掺杂后的TiO_2纳米材料能够有效降解有机污染物罗丹明B,具有较高的光催化性能。     

Bi-TiO2/Ti光催化燃料电池的性能研究

制备了Bi-TiO_2/Ti阳极,表征结果显示,该电极对可见光有强吸收,Bi以Bi~(3+)形式掺杂到了Ti O_2中,有效抑制了Ti O_2由锐钛矿相向金红石相转变。考察了影响Bi-TiO_2/Ti-Cu_2O/Cu光催化燃料电池(PFC)性能的因素,在最优电极制备和处理条件下,PFC的短路电流密度、开路电压、最大输出功率密度、填充因子(FF)分别为0.120 m A/cm~2、0.351 V、2.32×10~(-3)mW/cm~2、0.06,90 min处理罗丹明B的脱色率为84.1%。     

Nd~(3+)掺杂Zno/TiO_2催化剂制备及光催化活性

以ZnSO_4·7H_2O和Ti(SO_4)_2为原料,体积分数40%的乙醇作溶剂,用共沉淀法制备ZnO/TiO_2和Nd~(3+)-ZnO/TiO_2[n(zn)∶n(Ti)=3∶10]催化剂。采用XRD和UV-Vis等技术进行表征,考察氨水浓度、Nd~(3+)掺杂量和催化剂用量对罗丹明B光催化降解的影响。XRD分析表明,稀土掺杂使催化剂中纳米TiO_2晶粒细化;UV-Vis吸收光谱表明,稀土元素掺杂后,催化剂在紫外光吸收有所加强;光催化降解实验表明,氨水浓度较低时,所得催化剂活性较高;掺杂适量Nd~(3+)能有效提高ZnO/TiO_2的光催化活性。当催化剂用量1 000 mg·L~(-1)、Nd~(3+)掺杂质量分数0.70%和浓氨水稀释10倍时,太阳光连续光照4 h,催化剂的光催化活性较高,废水COD_(Cr)去除率达90.1%。     

钼钛氧化物的合成表征及性能研究

鉴于MoO_3的带隙能小于TiO_2的带隙能,且Mo~(6+)与Ti~(4+)的离子半径相近的原因,Ti掺杂的MoO_2、MoO_3光催化剂成为研究热点。研究分别以P25、TiCl_4为钛源,采用水热合成法制备Ti掺杂的MoO_3纳米光催化剂,并对其进行X射线粉末衍射(XRD)、BET比表面积测试等表征。通过加入硫脲等表面活性剂研究Ti掺杂的MoO_3纳米催化剂吸附性能及对水体污染物的光催化降解性能。结果发现,该催化剂对罗丹明B有很好的光降解活性,并且硫脲的加入能显著提高催化剂的吸附能力。     

Sm~(3+)掺杂方式对TiO_2晶相及光催化性能影响的研究

采用共沉淀法和浸渍法分别制备了Sm~(3+)掺杂(Sm-TiO_2)和负载(Sm/TiO_2)的TiO_2光催化剂。通过XRD、TEM等对经过800℃高温焙烧的Sm-TiO_2和Sm/TiO_2样品的晶相、形貌和粒子大小进行了考察。结果表明,与共沉淀法相比,采用浸渍法时,Sm~(3+)的负载可以更有效地抑制TiO_2从锐钛矿到金红石的相变及TiO_2粒子的长大。这可能主要是因为采用浸渍法时Sm~(3+)更容易分散在TiO_2的表面上,阻挡了锐钛矿粒子之间的接触以及金红石在锐钛矿界面上的生成,从而抑制了TiO_2的相变及粒子长大。以光催化降解罗丹明B为模型反应,考察了Sm~(3+)掺杂和负载的TiO_2光催化材料的性能。结果表明,经过高温焙烧之后,Sm-TiO_2和Sm/TiO_2样品的光催化活性均远远高于TiO_2的光催化活性。而且Sm/TiO_2具有更高的光催化性能。     

硅藻土负载La~(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。     

Cu~(2+)掺杂ZnO的制备及光催化性能研究

采用水热法制备了Zn O以及Cu~(2+)掺杂Zn O(Cu~(2+):Zn O)纳米粉体,并将其用于光催化降解亚甲基蓝,采用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行分析,考察了不同的表面活性剂、Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对其结构和光催化降解性能的影响。结果表明:以柠檬酸钠和十六烷基三甲基溴化铵为混合表面活性剂制备的Zn O具有最佳的光催化降解性能,其在光照65 min后,降解率达到96%。Cu~(2+)的掺杂量以及焙烧温度对Cu~(2+):Zn O样品产生较大的影响,随着Cu~(2+)的掺杂量和焙烧温度的增加,Cu~(2+):Zn O样品的光催化降解效果呈现先增加后减小的趋势,当Cu~(2+)掺杂浓度为0.01 mol、焙烧温度为600℃时,Cu~(2+):Zn O样品具有最佳的光催化降解性能,其在光照110 min后,降解率达到93%。     

石墨烯/二氧化钛复合材料的可见光催化性能研究

采用一步水热还原法制备出石墨烯/二氧化钛(r-GO/Ti O_2)复合材料;利用X-射线衍射、扫描电镜、红外光谱对样品的结构、形貌进行表征;以罗丹明B溶液为目标降解物,考察在可见光照射下复合材料的光催化性能。结果表明,制得的复合材料中Ti O_2颗粒大小比较均匀,粒径约为200~300 nm,Ti O_2在石墨烯片层上分散较好,石墨烯与Ti O_2成功复合;在可见光照射下,罗丹明B的降解符合一级动力学特征;r-GO/Ti O_2对罗丹明B复合降解率达到99.8%,是相同条件下制得二氧化钛的4.96倍;催化剂具有很好的重复稳定性。     

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。     

Fe^3＋掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,环己烷为油相,采用微乳液法制备出Fe3+掺杂纳米TiO2,用X-射线衍射(XRD)对纳米TiO2粒径、物相等方面进行了表征.通过光催化降解甲基橙溶液考察了TiO2的光催化性能.甲基橙降解实验结果表明,溶液的pH=2时降解率可达100%;掺杂Fe3+会影响TiO2光催化性能,n(Ti4+):n(Fe3+)=1:0.000 4的TiO2在前10 min降解率高达54.50%,60 min降解率可达93.33%,掺杂浓度增大到一定程度后,降解率反而下降,说明存在较佳掺杂浓度.另外,溶液初始浓度对TiO2光催化性能有一定的影响.     

稀土钕掺杂氧化锌纳米材料的制备及对罗丹明B的降解研究

采用直接沉淀法对纳米氧化锌做稀土掺杂改性,制备了钕掺杂纳米氧化锌,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、固体荧光光谱等测试手段对产品做了分析与表征,考察掺杂对氧化锌的物相、晶体结构、荧光性质的影响,将其应用于废水中罗丹明B的光催化降解。结果表明：钕掺杂可大幅度提高纳米氧化锌在汞灯照射下的光催化性能。随着掺杂量增加,掺杂氧化锌纳米材料的光催化降解性能逐渐升高,掺加7%（物质的量分数）钕的纳米氧化锌对罗丹明B的去除率可达89.62%。     

W掺杂的大孔-介孔TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为硬模板,聚醚P123为介孔导向剂,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了有序大孔-介孔W-TiO2薄膜。考察了金属W的掺杂量对光催化性能的影响。结果表明,大孔-介孔结构和W掺杂可以显著提高Ti O2薄膜材料在可见光区域的光催化活性,Ti与W的摩尔比为100∶4时,光催化活性最高,光催化降解5 mg/L罗丹明B,60 min降解完全。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以Ti F4为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的Ti O_2空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米Ti O_2空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的Ti O_2空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高Ti O_2空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。     

改性TiO2纳米管的制备及其对盐酸多西环素的降解

利用商业TiO_2粉末,采用水热法制备出不同摩尔分数的Co~(2+)掺杂改性TiO_2纳米管,以盐酸多西环素为降解目标,研究了样品的光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、比表面积仪(BET)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV/Vis)等技术对样品进行了表征。结果表明,TiO_2纳米管管径均一、管壁多层,具有两端开口的中空孔径结构;Co~(2+)掺杂不会对纳米管的形貌产生影响,但能够增大纳米管的比表面积;Co~(2+)以离子形式存在于TiO_2纳米管的晶格内部;随着Co~(2+)掺杂量的增加,掺杂样品的吸收边出现了持续的红移。盐酸多西环素的光催化降解实验表明,相比TiO_2粉末, TiO_2纳米管具有较好的光催化活性,并且Co~(2+)掺杂改性提高了材料的光催化活性。其中,摩尔分数为1%的Co~(2+)掺杂改性的样品对盐酸多西环素的光催化降解效果最好,在氙灯照射下反应120 min,降解率为81.1%。     

W掺杂的大孔-介孔TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以聚苯乙烯(PS)微球为硬模板,聚醚P123为介孔导向剂,采用溶剂蒸发自组装法(EISA)制备了有序大孔-介孔W-TiO2薄膜。考察了金属W的掺杂量对光催化性能的影响。结果表明,大孔-介孔结构和W掺杂可以显著提高Ti O2薄膜材料在可见光区域的光催化活性,Ti与W的摩尔比为100∶4时,光催化活性最高,光催化降解5 mg/L罗丹明B,60 min降解完全。     

CdS-K2La2Ti3-xNbxO10复合物的制备及其光催化性能研究

采用硬脂酸法制备K2La2Ti3O10,通过铌离子掺杂得到K2La2Ti3-xNbxO10,再使用微波法进行质子交换、胺柱撑/镉离子交换,通过硫化反应制备得到CdS-K2La2Ti3-xNbxO10催化剂。运用X射线衍射(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱仪(UV-Vis)等手段对催化剂进行表征,并且考察了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解活性。结果表明:铌离子掺杂和硫化镉插层拓展了催化剂的可见光吸收范围,抑制了光生电子与空穴的复合效率,提高了光催化活性,使其催化活性明显高于K2La2Ti3O10催化剂和掺杂的K2La2Ti3-xNbxO10催化剂。     

Sm~(3+)掺杂方式对TiO_2晶相及光催化性能影响的研究

采用共沉淀法和浸渍法分别制备了Sm⁽³⁺⁾掺杂(Sm-TiO_2)和负载(Sm/TiO_2)的TiO_2光催化剂。通过XRD、TEM等对经过800℃高温焙烧的Sm-TiO_2和Sm/TiO_2样品的晶相、形貌和粒子大小进行了考察。结果表明,与共沉淀法相比,采用浸渍法时,Sm(3+)掺杂(Sm-TiO_2)和负载(Sm/TiO_2)的TiO_2光催化剂。通过XRD、TEM等对经过800℃高温焙烧的Sm-TiO_2和Sm/TiO_2样品的晶相、形貌和粒子大小进行了考察。结果表明,与共沉淀法相比,采用浸渍法时,Sm⁽³⁺⁾的负载可以更有效地抑制TiO_2从锐钛矿到金红石的相变及TiO_2粒子的长大。这可能主要是因为采用浸渍法时Sm(3+)的负载可以更有效地抑制TiO_2从锐钛矿到金红石的相变及TiO_2粒子的长大。这可能主要是因为采用浸渍法时Sm⁽³⁺⁾更容易分散在TiO_2的表面上,阻挡了锐钛矿粒子之间的接触以及金红石在锐钛矿界面上的生成,从而抑制了TiO_2的相变及粒子长大。以光催化降解罗丹明B为模型反应,考察了Sm(3+)更容易分散在TiO_2的表面上,阻挡了锐钛矿粒子之间的接触以及金红石在锐钛矿界面上的生成,从而抑制了TiO_2的相变及粒子长大。以光催化降解罗丹明B为模型反应,考察了Sm⁽³⁺⁾掺杂和负载的TiO_2光催化材料的性能。结果表明,经过高温焙烧之后,Sm-TiO_2和Sm/TiO_2样品的光催化活性均远远高于TiO_2的光催化活性。而且Sm/TiO_2具有更高的光催化性能。     

Ce(Ⅲ)/UV体系光催化降解有机染料性能

发展了一种以稀土元素Ce为光催化剂的新型高级氧化技术,研究了其在紫外光辐照条件下对罗丹明B模拟废水的光催化降解性能.考察了染料初始浓度、催化剂用量、溶液pH、共存阴离子等因素对Ce(Ⅲ)/UV体系光催化降解性能的影响.结果表明:在实验条件下,Ce(Ⅲ)/UV体系能有效地催化降解罗丹明B.在Ce(Ⅲ)浓度2.8×10-4 mol/L,光照120 min的条件下,30 μmol/L的罗丹明B脱色率可达94.7%,共存离子NO3-对该光催化过程有促进作用.