CdS、Ag+掺杂改性纳米TiO2光催化降解有机物研究

在理论分析的基础上对纳米TiO₂分别进行掺CdS和掺银改性实验研究。采用XRD和粒度分析技术对改性后的样品进行表征,并以掺杂CdS、Ag⁺纳米TiO₂进行光催化降解甲基橙模拟实验。结果表明,掺杂CdS、Ag⁺纳米TiO₂在可见光范围内降解有机物的效率有较大提高。     

Ag/TiO2纳米粒子的制备及其光催化降解苯酚的性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子,采用涂覆法制备了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品。使用XRD、SEM和拉曼光谱等手段,对TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子进行了晶格结构和表面形貌研究;通过UV-Vis,研究了TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子光催化剂基板样品在光催化反应器中对苯酚的光催化降解性能。结果表明,制备的TiO₂和Ag/TiO₂纳米粒子均为纯净的金红石相,二者表面形貌并没有明显区别,Ag单质粒子成功负载在TiO₂纳米材料上;Ag单质粒子的负载,明显增强了TiO₂纳米粒子对可见光的吸收,且Ag/TiO₂纳米粒子薄膜对苯酚的光催化降解性能明显优于TiO₂纳米粒子薄膜;在光催化降解1 h后,TiO₂纳米粒子薄膜仅催化降解了溶液中30%(质量分数)的苯酚,且光催化降解出现了饱和趋势,而Ag/TiO₂纳米粒子薄膜可催化降解溶液中50%(质量分数)的苯酚,且在光催化降解3 h后,仍未出现饱和趋势。     

镍掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备镍掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis、PL等对Ni-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺镍量Ni-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Ni-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,镍掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约55nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺镍量与TiO2摩尔比为1∶100条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

TiO2光催化剂的掺杂改性作用机理研究

综述了掺杂改性对TiO2光催化性能影响的作用机理.针对光催化研究目前的现状和存在的问题,就TiO2的掺杂改性研究进展进行总结.纵观近几年发表的掺杂改性的研究论文,这种掺杂改性提高纳米TiO2光催化活性的实质为提高TiO2光致电子与空穴的分离效率以及扩展TiO2的可利用波长范围,具体表现为表面电子状态的改变,自由电子或空穴捕获体的形成,晶体氧缺陷的增加,高活性电子或空穴的产生,晶型转变的抑制以及吸收波长范围的扩展等.     

稀土离子掺杂改性TiO2光催化剂

TiO2较宽的禁带宽度和低的量子转换效率限制了其实际的应用,对TiO2进行改性以克服上述两方面问题一直是光催化领域研究的重点。稀土元素因其独有的电子结构和光学性质,在离子掺杂改性TiO2研究中受到重点关注。主要介绍了稀土离子掺杂改性TiO2所形成杂质能级的位置对改善其光催化性能的作用机理;综述了稀土离子掺杂对TiO2的晶型、晶粒尺寸和光谱吸收的影响;最后提出了目前研究存在的问题及发展趋势。     

铁离子掺杂TiO2的制备及其光催化性能

将Bola型两亲性短肽KI₃E在水溶液中组装成稳定的纤维状结构,以其自组装体作为有机模板并使用氨丙基三乙氧基硅烷为结构导向剂,利用其对TiO₂前驱体-二(2-羟基丙酸)二氢氧化二铵合钛的水解催化作用以及肽模板与铁离子之间的分子识别作用在TiO₂矿化沉积的同时引入铁离子,在温和的水溶液中制备出铁离子掺杂TiO₂纳米材料。使用TEM、BET、UV-vis DRS、XPS、XRD等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,铁元素以Fe²⁺/Fe³⁺的形式存在于TiO₂晶格中,抑制了晶体生长并使晶粒尺寸变小。同时,铁离子的掺杂减小了TiO₂的禁带宽度,提高了对可见光的响应和催化性质。铁离子掺杂量为0.5%TiO₂,其光催化性能最好。     

Ag/TiO2纳米管复合材料的合成及其光催化性能研究

采用水热法制备了TiO2纳米管,并采用光化学沉积法制得含Ag量不同的Ag/TiO2-NTs纳米管复合材料;利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis及FL等分析手段对Ag/TiO2-NTs复合材料进行表征,并研究了Ag/TiO2-NTs对甲基橙(MO)的紫外光催化降解性能。结果表明,Ag纳米粒子均匀分散在纳米管表面,Ag/TiO2-NTs复合材料在可见光区域表现出较强的吸收性能;Ag含量为4%的Ag/TiO2-NTs复合材料光催化降解率最高,紫外光照射3h后,初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液降解率达到99%,比未掺Ag的TiO2纳米管降解率提高了16.6%。     

镧掺杂TiO2/有机改性膨润土复合光催化材料的制备及性能

本文采用十六烷基三甲基溴化铵对钠基膨润土进行改性,并以有机改性膨润土作为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了镧掺杂TiO2/有机改性膨润土复合光催化材料,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱和紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)等测试技术对其进行了表征分析,以TNT溶液作为目标物,考察了复合材料的吸附性能和光催化性能。结果表明:膨润土的有机改性抑制了TiO2的晶粒生长,增强了复合材料的吸光性能,提高了复合材料的吸附和光催化性能。     

Ce掺杂TiO2光降解催化剂的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了不同Ce掺杂量的纳米TiO_2光催化剂xCe/TiO_2(x=0.3%,0.5%,1%,2%)。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)对产物进行了表征。在紫外光照射下,以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为降解物,研究了不同Ce含量样品的光催化性能,结果表明,Ce的引入抑制了锐钛矿晶粒的生长,比表面积由掺杂前的72.3m2·g~(-1)增大到掺杂后的120.2m2·g~(-1),掺杂后TiO_2的光催化活性大大提高,且当Ce掺杂的摩尔分数为0.5%时,对RhB和MB的光降解催化活性最佳,经过180min紫外光光催化,RhB和MB的降解率分别达到93.7%和86.4%。     

Ag/TiO2复合物的低温合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸银为原料,采用溶胶凝胶与溶剂热相结合的方法,在低温(120℃)条件下制备了Ag/TiO₂复合物。采用SEM、EDS、XRD、XPS、DRS等对样品进行表征并对其光催化性能进行测试。结果表明：所合成的Ag/TiO₂(3%)复合物具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下光反应90 min对30 mg/L的活性Red 24染料的降解率就能达到100%;在500 W氙灯照射下150 min对30 mg/L的活性Red 24的降解率能达到92.6%;在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外/可见光光催化活性。研究结果为低温合成复合光催化材料的研究提供一种有效的思路。     

TiO2中性水溶胶的制备及其在玻璃纤维增强水泥基材料表面的光催化自洁性能研究

最近实现建筑幕墙的自清洁已经受到了人们的极大关注。首先使用Ti(SO4)2作为原料,采用H2O2解胶法在回流条件下合成了具有光催化活性的TiO2中性光触媒溶胶。同时将TiO2溶胶在玻璃纤维增强水泥基材料(GRC)表面涂覆成膜,研究了其光催化降解罗丹明B的能力。通过实验证明:制备的二氧化钛水溶胶光触媒活性组分TiO2的粒径仅为几纳米且分布均匀,溶胶的稳定性很好,长时间存放后不会沉淀。合成的纳米二氧化钛水溶胶呈中性,可以很好地涂覆于GRC表面,并且在紫外光下具有较好的光催化能力和自清洁性能。     

疏水性空心SiO2/TiO2光催化剂的制备及性能研究

选取TiO_2为原料,经过空心化、SiO_2包覆、疏水性改性,制备了疏水性空心SiO_2/TiO_2光催化剂,并利用TEM和FTIR对其进行表征,对比研究了改性前后的催化剂。TEM图像显示制备的催化剂具有核-壳空心结构,且其表面均匀包覆一层物质;FTIR图谱分析可知,其表面包覆层是SiO_2,且硅烷偶联剂KH-570与其成功产生化学键合;吸附实验时改性光催化剂漂浮在废水表面,提高了光照效率。以甲基橙模拟染料废水的降解率考察改性光催化剂的活性,初始甲基橙浓度为10mg/L、pH值为4时,对甲基橙的脱色率最佳,并且Langmuir和Freundlich等温模型均能较好地描述吸附过程。经动力学的一次拟合,说明该吸附是一个以化学吸附为主导作用的多因素控制过程。     

叶绿素分子印迹二氧化钛的制备及降解效率研究

针对目前光催化降解蓝藻效率较低、环境制约因素较多的现状,本研究采用表面分子印迹技术,通过液相沉积法制备了分子印迹型TiO₂光催化剂(MIP-TiO₂)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等对制备的样品及其光催化降解效率进行了表征。研究结果表明:与非印迹型TiO₂光催化剂(NIP-TiO₂)相比,MIP-TiO₂具有更高的叶绿素吸附能力,因此能够快速提高蓝藻溶液的透光性,增强光催化剂降解蓝藻的效率。     

SiO2@TiO2核壳微球和TiO2中空微球的制备及其光催化性能

以Stber法制备的单分散SiO_2微球为模板,率先采用静电吸附法和相吸附法相结合技术制备出SiO_2@TiO_2核壳结构微球。深入研究了pH值及煅烧温度对其结构和性能的影响。对SiO_2@TiO_2微球进行去核处理,得到TiO_2中空微球。通过降解常见工业污染物硝基苯来研究两种微球的光催化活性。采用XRD、SEM、TEM、BET、FT-IR对样品进行表征,用紫外-可见分光光度计测量硝基苯溶液降解前后的吸光度。结果表明,相同条件制备的TiO_2中空微球的比表面积比SiO_2@TiO_2微球的显著增大,最大为87m~2/g,导致TiO_2中空微球的光催化活性比SiO_2@TiO_2微球明显提高,对硝基苯的4h降解率可达95.2%。低于600℃处理得到的TiO_2壳层为锐钛矿相,呈孤岛状模式生长。温度升高到700℃时出现金红石相。在pH=9.0、600℃热处理3h条件下制备的SiO_2@TiO_2微球经去核处理所得到的TiO_2中空微球的壳层厚度最大,为25.4nm,且空心球的Ti-O-Si键随之消失。     

稀土Dy掺杂对纳米TiO2相变及光催化性能的影响

采用溶胶-微波法制备了稀土元素Dy掺杂的纳米TiO_2复合粉体,采用XRD、拉曼、XPS等手段对样品进行了表征和分析,并以甲基橙的光催化降解为探针反应,探讨稀土Dy掺杂对纳米TiO_2的相变及光催化活性的影响。研究结果表明:稀土掺量为1.3%、经550℃煅烧后制备的样品光催化活性显著提高,对甲基橙的降解率为92%。与未掺杂纳米TiO_2相比,稀土Dy掺杂可以阻碍纳米TiO_2晶粒的生长,增大了比表面积;提高其热稳定性,抑制TiO_2锐钛矿相向金红石相转变;并使TiO_2产生晶格缺陷从而增加纳米TiO_2粉体表面羟基含量和表面氧空位,抑制了光生电子和空穴的复合,增强纳米TiO_2的光催化活性。     

g-C3N4/Ag/TiO2 NTs的制备及其对西维因的光催化降解

采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管(TiO₂ NTs),然后在紫外光和微波辅助下引入Ag、g-C₃N₄制备出g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs三元复合光催化材料。用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、光致发光(PL)等手段对g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs进行表征,研究了这种材料对西维因的降解性能。结果表明,在模拟太阳光照射下,g-C₃N₄/Ag/TiO₂ NTs对西维因的降解率由TiO₂ NTs的29.1%提高到51.8%。光催化活性的提高,与Ag表面等离子体共振效应、Ag优异的电荷传导性以及g-C₃N₄与TiO₂ NTs界面的异质结有关。     

热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶–凝胶法在常压下经不同温度热处理制备了TiO2/SiO2复合气凝胶光催化剂,利用XRD、TGA和BET等手段对其微观结构进行表征,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化性能,研究了热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶的微观结构及光催化性能影响规律.结果表明:随着热处理温度升高,TiO2/SiO2复合气凝胶中锐钛矿结晶度升高,晶粒尺寸增大,比表面积减小,使TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.当热处理温度为700℃左右,紫外光照20 min TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的降解率达到95.4%.     

热处理对TiO2薄膜制备及亲水性的影响

采用廉价的TiCl_4为前驱体水解合成TiO_2水溶胶,利用辊涂装置镀膜并通过热处理制得了一系列TiO_2薄膜。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、光致发光谱(PL)对TiO_2薄膜进行了表征,并采用接触角测量仪考察了热处理温度、避光保存时间、UV光照时间对各薄膜亲水性的影响。结果表明,制得的薄膜不影响玻璃基材的可见光透过率;通过热处理,能有效增强薄膜对可见光的吸收能力,显著抑制光生电子和空穴的复合;当热处理温度为450℃时,TiO_2薄膜表现出了最好的亲水性,其薄膜与水的接触角达到0°。     

Cu掺杂金红石型TiO2的制备及其光催化性能

用溶胶-凝胶法在650℃条件下,制备了Cu掺杂金红石型TiO₂光催化剂,使用XRD、SEM、TEM、XPS、BET、PL和DRS等手段对其晶体结构、表面形貌、元素组成与价态、比表面积和光学性质进行了表征。结果表明,纯TiO₂是少量锐钛矿与大量金红石组成的混晶,Cu掺杂有利于锐钛矿向金红石的转变,Cu掺杂TiO₂全部为金红石。Cu元素以+1价和+2价共存的形式存在于样品中。以罗丹明B为目标污染物、以氙灯为紫外可见光光源考察这种光催化剂的活性时发现,Cu掺杂降低了光催化活性,Cu掺杂能抑制光生电子与空穴的复合但是使光催化剂在紫外部分的吸收降低,即降低了材料的光催化活性。     

防晒用有机-无机纳米TiO_2复合材料的制备及表征

以纯锐钛矿型纳米二氧化钛粉体为原料,采用无机包膜和有机包覆改性方法,制备一种高透明度和高效屏蔽紫外线的有机-无机纳米TiO2复合材料;通过透射电镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度法等技术表征纳米复合材料的粒径、形貌、晶型、屏蔽紫外线性能和透明度;同时分析改性过程中有关无机包膜和有机包覆效果的影响因素。结果表明,该产品应用于防晒剂时,在包覆完整性、屏蔽紫外线性能和透明度等方面都超越了市售同类产品。