TiO_2-Al_2O_3负载型催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和氢氧化钠为反应物,采用两步水热法制备TiO2纳米线,并将其原位负载于Al2O3载体上,研究它们对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,锐钛矿相TiO2主要呈纳米线和八面体状负载在Al2O3载体上,当TiO2负载质量分数为30%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为1.332 0 g/L时,TiO2-Al2O3负载型催化剂光催化降解甲基橙的性能最佳,光照5 h后,甲基橙在紫外和太阳光下的降解率分别达到58.9%和55.6%。相同实验条件下,TiO2-Al2O3负载型催化剂对甲基橙的降解率比单纯TiO2提高了35.1%。     

不同气氛下TiO2纳米晶的光催化性能研究

以甲基橙的光催化降解为探针反应,从表观降解率和TOC去除率两个指标评价了纳米TiO2样品在不同焙烧温度和反应气氛下的光催化活性.结果表明,400℃焙烧的锐钛矿型TiO2纳米粒子的晶粒尺寸为11.69nm,在光催化降解甲基橙的实验中表现出最佳的光催化活性.光催化反应进行20min后对甲基橙的表现降解率达98.99%,反应进行30min后对甲基橙水溶液TOC的去除率为79.36%,TOC的去除效果滞后于色度的去除.不通空气时,样品对甲基橙的降解率最差,降解速率明显滞后于通空气和O2的情况,且通O2的降解效果更好.     

TiO2负载ZnO纳米棒的制备及其光催化性能

采用水热法制备ZnO纳米棒,将TiO2溶胶高速旋涂在ZnO纳米棒的表面,得到TiO2/ZnO复合半导体。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及UV-Vis漫反射等研究样品的表面形貌、晶型结构及光学特性。结果表明:375℃高温焙烧后,TiO2生长成颗粒状,均匀负载在ZnO纳米棒的表面,样品对紫外-可见光的吸收增强。以甲基橙溶液为模拟废水在紫外光辐照下的降解率来评价样品的光催化性能,结果显示,两种半导体复合以后,对光的利用率提高,对甲基橙模拟废水的降解率高于单一半导体。     

掺铁纳米氧化锌的制备及其光催化性能

采用共沉淀法制备了纯纳米ZnO和掺铁纳米ZnO,并用X射线衍射光谱进行了表征。用紫外灯作为光源,甲基橙溶液为光催化反应模型降解物,研究了ZnO及掺铁ZnO的光催化性能,并考察了前驱体焙烧温度、铁掺杂量、底物浓度、光照时间以及pH对降解率的影响。结果表明,掺杂铁离子提高了ZnO的光催化活性,400℃热处理的掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO的光催化性能最好;当甲基橙初始浓度为5mg/L,光照时间3h,掺杂铁0.5%(质量比)的ZnO粉末对甲基橙的降解率达到84%;掺铁纳米ZnO在弱酸性条件下的催化效果比碱性条件下更好。     

光还原法制备纳米Ag/ZnO及其光催化性能研究

采用光还原法制备了Ag/ZnO光催化剂,并运用紫外-可见光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对催化剂进行表征。以甲基橙为标志物,探究了催化剂的投加量和甲基橙的初始浓度对光催化反应性能的影响。结果表明:Ag~+成功的进入了ZnO晶格中,取代了部分Zn~(2+)。光催化降解反应表明,Ag/ZnO都能够提高光催化效率,当催化剂用量为1.2g/L,光照30min,可以使0.01g/L的甲基橙溶液降解率达到92.259%。     

ZnO/TiO2复合材料的制备及其光学特性

采用水热法在锌片上制备出棒状ZnO,将TiO2溶胶旋涂在棒状ZnO上得到ZnO/TiO2新型复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及UV-Vis漫反射(DRS)等研究样品的微观形貌、晶型结构、光学特性。研究表明:375℃焙烧后,TiO2附着在ZnO纳米棒表层,随着溶胶旋涂层数的增加,其形貌呈现出多维花状结构。通过光催化降解甲基橙模拟废水考察其光催化性能,实验结果表明,ZnO/TiO2复合半导体的多维结构使其对紫外-可见光吸收增强,对甲基橙模拟废水(20mg/L)的降解率高达94.7%,具有优异的光催化性能。     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

ZnO/Al_2O_3复合纳米颗粒的制备与表征

为研究ZnO/Al2O3复合纳米颗粒在涂料、化妆品等领域的应用,采用直接沉淀法制备了纳米ZnO,用硫酸铝水解生成的Al2O3对纳米ZnO进行了表面改性。采用IR、TEM、SEM、XRD等手段对改性前后的粉体进行表征。分析结果表明,改性后粉体颗粒的团聚现象减轻。粉体的光催化降解甲基橙的实验研究表明,改性后ZnO粉体的光催化活性明显下降,进一步证明纳米ZnO颗粒表面存在Al2O3的包覆层。     

ZnS/ZnO纳米片组装的多孔微球的制备及光催化性能研究

将水热法制备的ZnS纳米球500℃下保温2h制备出由ZnS、ZnO纳米片组装的多孔微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、紫外-可见近红外分光光度计和紫外-可见分光光度计等对样品的形貌、结构和光学性能进行了表征。以甲基橙(MO)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。ZnS/ZnO异质结材料的带隙明显窄于ZnO,光催化活性得到提高;经60 min紫外光照射后,ZnS/ZnO异质结催化剂对MO的降解率为76%。最后分析和探讨了异质结催化剂的光催化机理。     

Ce掺杂ZnO分级结构微球的制备及其光催化性能研究

以硝酸锌、氢氧化钠、硝酸铈为原料,采用沉淀法制备了一系列Ce掺杂的Ce/ZnO分级结构微球。采用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、能量色散谱仪和紫外-可见漫反射光谱仪等对样品进行表征。以甲基橙的光催化降解为模拟反应,考察了Ce掺杂量对Ce/ZnO分级结构微球光催化性能的影响。结果表明:Ce/ZnO分级结构微球由ZnO微纳米片相互交错构建而成,Ce的掺杂提高了Ce/ZnO分级结构微球的光催化活性,其中Ce摩尔分数为1.5%的Ce/ZnO对甲基橙的光催化降解效果最好,紫外光照射60min甲基橙降解率为98.3%,循环使用4次,其催化活性未明显下降。