负载型纳米TiO_2的制备及其对亚硝酸盐的光催化活性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Fe3+、Gd3+共掺杂纳米TiO2,并以空心玻璃微珠(HGM)为载体制备了负载型催化剂(Fe3+/Gd3+/TiO2-HGM)。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外漫反射(DRS)对其进行了表征。考察了溶胶煅烧温度、煅烧时间对空心微珠负载效果的影响,并对负载次数、催化剂用量对亚硝酸盐的光催化活性的影响进行了测定。结果表明,与自制Fe3+/Gd3+/TiO2相比,负载型催化剂可显著提高催化剂的光催化活性;当以500℃下煅烧2h,负载两次,催化剂投入量为2.0g/L时,亚硝酸盐可得到最大降解,其降解率约为93.81%。     

煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对TiO2光催化性能的影响

以钛酸四正了酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和Fe3+掺杂的纳米TiO2(Fe3+/TiO2)光催化剂,并用XRD、UV-Vis等进行了表征,系统研究了煅烧温度、煅烧时间和Fe3+掺杂量对催化剂在自然光条件下光催化降解甲基橙性能的影响.结果表明,相同煅烧温度下,Fe3+/TiO2的粒径比纯TiO2的粒径小.制备纯TiO2和Fe3+/TiO2的最佳煅烧时间分别为4h和3h,最佳煅烧温度均为773K.适量掺入Fe3+可以显著提高纳米TiO2在自然光条件下的光催化降解活性,Fe3+/TiO2中Fe3+的最佳掺杂量为10.00%,相应的脱色效率为28.37%.     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

Fe~(3+)/Al~(3+)-TiO_2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯为先驱物,采用溶胶-凝胶法制备铁铝共掺杂的TiO2(Fe3+/Al3+-TiO2)复合光催化剂,并用XRD、UV-Vis等进行表征,系统研究煅烧温度、光催化体系中的盐对Fe3+/Al3+-TiO2复合光催化剂在自然光条件下光催化降解甲基橙性能的影响。结果表明,Fe3+/Al3+-TiO2光催化降解甲基橙的性能随着煅烧温度的升高而增强,催化体系中的HCO3-和NO2-使Fe3+/Al3+-TiO2复合光催化剂的催化活性有所降低。     

Sm3+和Gd3+共掺杂TiO2粉体的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2,1%Sm3+或2%Gd3+单掺杂和1%Sm3+/2%Gd3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD和SEM/EDAX等技术进行表征。以对亚甲基蓝的光催化降解为目标反应,评价了TiO2复合粉体的光催化活性,探讨了Sm3+/Gd3+共掺杂、亚甲基蓝初始浓度和粉体投加量对TiO2粉体光催化活性的影响机制。结果表明,Sm3+/Gd3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体的光催化活性;Sm3+/Gd3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,抑制了TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2粒径尺寸减小,增大了TiO2的晶格畸变。当亚甲基蓝初始浓度为4mg/L和粉体投加量为2g/L时,TiO2复合粉体的光催化活性最高,对亚甲基蓝光催化降解率达99.71%;降解亚甲基蓝反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程。     

Fe_3O_4/Ce~(3+)-TiO_2复合光催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸铈为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的Ce3+掺杂TiO2溶胶,其凝胶经不同温度煅烧3 h后制得Ce3+掺杂量不同的TiO2粉体。用XRD对TiO2进行了测试对比分析,以紫外光为光源,亚甲基蓝溶液为模拟有机染料废水,研究了TiO2的光催化性能。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的纳米Fe3O4水基磁流体,再与Ce3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性Ce3+掺杂TiO2,研究了其对亚甲基蓝的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,TiO2凝胶热处理温度、Ce3+掺量、TiO2晶型及Fe3O4负载量对亚甲基蓝的光催化活性均有影响。掺Ce3+量为1%,热处理温度650℃的Ce3+掺杂TiO2粉体光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/Ce3+-TiO2对亚甲基蓝的降解率8 h时达到90.3%,磁分离回收率达96.8%。     

玻璃基TiO_2-Fe_2O_3-CeO_2复合纳米薄膜的光催化性能研究

在溶胶-凝胶法制备的TiO2胶膜表面涂覆金属离子,通过焙烧制备TiO2-Fe2O3-CeO2复合纳米薄膜。以甲基橙为目标降解物,讨论过渡金属离子Fe3+和稀土金属离子Ce3+的掺杂对TiO2薄膜光催化活性的影响。采用SEM、XRD、EDS等表征手段对复合氧化物薄膜进行表征。结果表明:所制备的薄膜具有纳米结构;Fe3+、Ce3+单掺和Fe3+/Ce3+共掺均可提高TiO2薄膜的光催化性能,但相同条件下共掺离子的光催化活性更高。     

Eu3+和Sm3+共掺杂TiO2光催化剂的协同效应

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和Eu3+/Sm3+共掺杂TiO2复合粉体,采用XRD,DRS和SEM等技术进行表征,以亚甲基蓝(methylene blue,MB)的光催化降解为目标反应,评价了其光催化活性,探讨了Eu3+/Sm3+共掺杂对TiO2粉体光催化的影响机制.结果表明,Eu3+/Sm3+共掺杂可以显著提高TiO2粉体光催化活性,Eu3+/Sm3+共掺杂在TiO2粉体中产生协同作用,可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相转变,使TiO2的粒径减小.Eu3+/Sm3+共掺杂增大了TiO2粉体的晶格畸变,使TiO2粉体吸收带边蓝移.当Eu3+/Sm3+的掺杂量分别为0.05%和0.1%,TiO2光催化活性最高,光催化降解率达到84.8%.     

Fe3+掺杂TiO2纳米粉体的制备及性能

为了研究Fe3+掺杂TiO2纳米粉体的制备工艺及性能,选取Fe3+掺杂量、浓硝酸、冰醋酸、煅烧温度等因素设计正交实验,利用溶胶-凝胶法制备Fe3+掺杂TiO2纳米粉体,通过拉曼光谱、X射线衍射、透射电镜等检测技术对粉体性能进行表征。结果表明,与溶胶-凝胶法制备的纯TiO2纳米粉体相对比,Fe3+掺杂TiO2纳米粉体的X射线衍射峰强度降低,晶粒细化,拉曼光谱谱峰宽化、蓝移;对甲基橙溶液的降解实验表明Fe3+掺杂TiO2纳米粉体光催化活性明显提高。     

热处理工艺对多孔TiO2薄膜光催化性能的影响

以十八胺为模板剂,采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了多孔TiO2薄膜,研究了热处理工艺对薄膜理化性质及光催化性能的影响。随煅烧温度和煅烧时间的增加,TiO2薄膜表面逐渐形成清晰的孔结构,晶粒尺寸增大。薄膜由锐钛矿型TiO2组成,Ti以Ti 4+的形式存在。制备的TiO2薄膜厚度在200nm左右,薄膜的UV-Vis透射率随煅烧温度的升高呈下降趋势,随煅烧时间的延长先下降而后又上升。多孔TiO2薄膜光催化降解甲基橙结果表明,随煅烧温度升高薄膜的光催化活性增加,在500℃煅烧2h制备的薄膜具有最佳的光催化活性。     

磁载光催化剂TiO2/SiO2/γ-Fe2O3的制备及其催化氧化性能

采用化学共沉淀法制备磁基体(Fe3O4)．煅烧使其转化为γ-Fe2O3。溶胶-凝胶法成功得到易于固液分离回收的磁载TiO2光催化荆TiO2／SiO2／γ-Fe2O3。用TEM和XRD进行形貌和物相表征。研究了催化剂对可溶性染料Orange-Ⅱ的降解性能。并探讨了煅烧温度、时间对活性的影响。结果表明：最佳煅烧温度为450℃。最佳煅烧时间为30min。这种情况下得到的磁载TiO2光催化剂TiO2／SiO2／γ-Fe2O3。在3次循环使用后降解率仍保持在95％以上。     

负载型TiO2光催化薄膜结构控制及光催化活性

采用溶胶-凝胶法在不锈钢丝网上负载TiO2薄膜,通过SEM、XRD和TG-DTA对其进行表征.研究了聚乙二醇(PEG)分子量及添加量、水加入量、涂膜次数和煅烧温度等工艺条件对样品光催化降解甲醛性能的影响.结果表明,通过工艺条件控制可得具有较高光催化活性的负载型TiO2光催化薄膜.在钛酸丁酯乙醇溶液中添加适量PEG600和水,经反应制备的TiO2溶胶,涂膜于不锈钢丝网表面,450℃煅烧后获得具有中孔结构的TiO2混晶薄膜,该薄膜对甲醛光催化降解率达90%以上.     

Ce掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce掺杂TiO2光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,研究了其在紫外光下对聚丙烯酰胺(PAM)的降粘性能,探讨了催化剂用量、光照时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对PAM降粘效果的影响。实验结果表明:Ce掺杂TiO2提高了TiO2的光催化活性;当Ce:TiO2的摩尔比为3∶100、煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h、催化剂加入量为2%(质量分数)时Ce掺杂TiO2催化剂的光催化降粘率可达99%以上。     

TiO_2/AC复合光催化剂制备及性能研究

以TiCl4乙醇溶液为前驱物、煤质活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法制备活性炭(AC)/TiO2复合光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和BET比表面积孔径测定仪等对制备的样品进行表征。以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征其光催化活性,考察了TiCl4/乙醇体积比、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对光催化活性的影响。结果表明:在TiCl4/乙醇体积比为1∶20,500℃煅烧2h时,光催化降解甲基橙的活性最高,降解率达到95%;TiCl4/乙醇体积比和煅烧温度对光催化活性影响较大,煅烧时间对光催化活性影响甚小。含少量金红石相的TiO2有利于光催化降解甲基橙。     

Gd3+掺杂纳米TiO2的制备及光解水制氢性能研究

采用溶胶-凝胶法和溶胶-凝胶浸渍法制备了纯的和Gd3 掺杂的纳米TiO2,并利用XRD,电化学, PL光谱和UV-vis漫反射光谱等手段对样品进行了表征.考察了焙烧温度和Gd3 掺杂量对TiO2在紫外光照射下光催化分解水制氢活性的影响.结果发现Gd3 的掺入提高了TiO2光解水制氢活性,并且用溶胶-凝胶浸渍法制备的Gd3 掺杂TiO2光催化剂的活性优于用溶胶-凝胶法制备的光催化剂活性,Gd3 的最佳掺杂量为0.5%(质量分数),催化剂的最佳煅烧温度为500℃.Gd3 的掺入阻止了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,抑制了晶粒的生长,在紫外区的光吸收能力增强,电子-空穴对的分离效率提高,从而提高了TiO2光催化分解水制氢活性.     

膨胀珍珠岩负载Fe、Tb共掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以轻质、多孔的膨胀珍珠岩(expanded perlite,EP)为载体,采用溶胶-凝胶法制备了一系列Fe、Tb单掺杂及共掺杂TiO2/EP漂浮型复合光催化剂,并通过XRD和SEM等分析方法对其结构进行表征,以罗丹明B溶液为目标降解物,研究所制备样品的光催化活性。结果表明:TiO2以纳米颗粒的形式牢固负载在EP薄片表面,内部具有蜂窝状多孔结构的EP为TiO2提供高浓度的三维降解环境;Fe、Tb共掺杂对纳米TiO2的晶型转变有较强的抑制作用,减小了晶粒粒径,有效提高了TiO2光催化活性,当Fe-Tb-Ti的摩尔比为0.02∶0.02∶1,催化剂用量为10g/L,罗丹明B溶液的降解效率最高,降解率可达89.2%。     

不同煅烧温度及气氛制备Gd~(3+)-C~(4+)掺杂TiO_2的光催化活性

为了研究Gd3+、C4+离子掺杂Ti O2粉体的光催化活性,选取不同Gd3+、C4+加入量、煅烧温度、气氛等因素,采用溶胶-凝胶法制备Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体;通过X射线衍射、显微图像观察、表面及孔隙度分析等手段对复合粉体的物相、形貌及光催化活性进行表征。结果表明:Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体在N2气氛中经550℃煅烧2 h后,粉体分散较好,Ti O2仍为锐钛矿结构;当Gd3+与C4+的物质的量比为0.06时,复合粉体在太阳光下照射3 h后,对罗丹明B的降解率可达90%。     

强吸附性负载TiO2光催化剂的制备及性能研究

以粉煤灰微珠为载体,基于溶胶-凝胶法制备了强吸附性TiO2负载膜光催化剂,通过XRD、SEM技术对粉煤灰微珠负载TiO2光催化剂的晶型结构和形貌进行了表征,以偶氮染料甲基橙为降解对象,负载层数以及负载量对TiO2光催化活性的影响.结果表明改良溶胶-凝胶法负载的TiO2薄膜催化剂的催化活性最高,同时负载的薄膜催化剂的催化活性明显高于TiO2粉末催化剂.     

太阳光下Cr~(3+)掺杂TiO_2复合微粒光催化性能研究

利用酸催化的溶胶一凝胶法成功地合成了一系列不同CP3+掺杂量(x=0.01%～10%)的TiO2复合光催化剂(Cd3+/TiO2).在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解对复合材料的光催化性能进行了表征,并考察了催化剂投加量、Cr3+掺杂量和溶液pH值等因素对光催化降解反应的影响.结果表明,亚甲基蓝溶液在复合微粒上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在催化剂投加量为lg/L、Cr3+掺入量为0.3%和pH=7时,Cr3+/TiO2复合微粒光催化活性达最佳,测得表观反应速率常数 K为7.27×10-3 rag(L·min)-1,t1/2为95min,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达79%,与纯的TiO2相比较,反应速率提高了2倍,降解率提高了20%.中性或碱性条件下有利于亚甲基蓝溶液的光催化降解.