制备不同稀土掺杂的纳米氧化钛光催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法合成了Dy2O3-TiO2,CeO2-TiO2和Gd2O3-TiO2光催化剂。以甲基橙和亚甲基蓝为目标降解物,研究了3种复合光催化剂的光催化活性。通过紫外可见光光谱分析发现：3种光催化剂对不同降解物均表现出一定的光催化活性。掺杂质量分数(下同)为1．25％Gd2O3的光催化剂对甲基橙的降解效率较高,掺杂1．25％CeO2的光催化剂对亚甲基蓝具有较好的降解活性。因此,掺杂不同稀土氧化物的纳米TiO2光催化剂对不同有机物具有选择性降解活性。     

掺钒二氧化钛的可见光催化性能研究

制备高活性可见光响应型掺钒TiO2光催化剂,以荧光灯为光源,光催化降解亚甲基蓝为模型反应,对可见光下TiO2的催化活性进行评价。研究了掺钒TiO2制备方法、掺钒量及氧化剂对光催化氧化的影响。结果表明,溶胶-凝胶法制备的TiO2催化活性较高,且工序简单,钒离子掺杂均匀;掺钒能使TiO2具有可见光响应,最佳掺钒量为1%;外加氧化剂H2O2能提高掺钒TiO2催化活性。     

不同氮源制备的N-TiO2及其光催化活性比较

分别以乙二胺、三乙胺和尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法成功制备不同氮掺杂的TiO2光催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)对样品进行表征,以亚甲基蓝为目标降解物,在紫外与可见光下分别比较不同氮源掺杂对光催化剂活性的影响,实验表明,在紫外光照下,以尿素为氮源制备的N-TiO2具有较高的催化活性,反应2h,降解率可达96.2％;而在可见光下,以三乙胺为氮源制备的N-TiO2具有较高的催化活性,反应6h,降解率可达92.5％;光催化降解亚甲基蓝的过程近似符合拟一级反应动力学;以三乙胺为氮源制备的TiO2光催化剂在重复使用4次后仍保持较高的催化活性.     

可见光响应型掺杂TiO2的制备与性能表征

利用溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO2,并利用XRD、SEM、UV—Vis光谱和光催化降解实验对其进行结构性能表征。结果表明,经过氮掺杂的TiO2主要以锐钛矿晶型存在,并有极少量的金红石晶型存在;可见光响应性能比未掺杂的TiO2有很大的提高,其可见光响应范围在380～461nm之间;最终使其在可见光奈件下对亚甲基蓝的降解活性得到显著增强,即光催化性能得到显著提高。     

Ce3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce3 /TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果.结果表明掺杂量w(Ce3 )3.7%,催化剂用量0.12 g·L-1,体系pH值为10,12 mg·L-1亚甲基蓝溶液经2 h光催化降解,其降解率可达98.87%,与纯TiO2相比,Ce3 /TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性.     

漂珠基复合光催化剂降解印染废水的研究

利用溶胶凝胶法实现了N掺杂改性的Ti O2在粉煤灰漂珠(FAC)表面的负载,成功制备出N-Ti O2/FAC复合光催化剂。以亚甲基蓝为降解对象,研究了不同煅烧温度、不同N掺杂量的复合光催化剂在可见光条件下的光催化活性与反应动力学性能。试验表明:煅烧温度为450℃,N掺杂量为25%的条件下制备的N-Ti O2/FAC光催化降解亚甲基蓝的效果最优,对亚甲基蓝的降解效率比N-Ti O2高10%,比Ti O2/FAC高40%,且该催化剂漂浮于水面可通过相分离得以回收。     

掺锌纳米TiO_2光催化降解亚甲基蓝研究

选用掺杂锌的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,焙烧温度为500℃,Zn2+掺入量为0.5%,催化剂的加入量为1 g/L时光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;亚甲基蓝的初始浓度为5 mg/L降解速率较快。     

La3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La^3＋／TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果。结果表明,La^3＋掺杂量（摩尔分数）2．8％、催化剂用量1．2g／L、体系pH值为11时,12mg／L亚甲基蓝溶液经2h光催化降解,其降解率可达99．1％。与纯TiO2相比,La^3＋/TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性。     

漂珠负载Fe3+改性TiO2复合光催化剂的制备及光催化活性研究

利用溶胶-凝胶法实现了Fe3+掺杂的二氧化钛(TiO2)膜层在漂珠表面的负载,成功制备出Fe-TiO2/漂珠复合光催化剂。以亚甲基蓝为降解对象,研究其在可见光下的光催化效果,并结合SEM,XRD,UV-vis,FTIR等表征手段较为系统的研究了复合光催化剂的表面形态,晶型结构,光响应范围以及各种微观变化等。实验结果表明:Fe-TiO2/漂珠的光催化降解效率优于TiO2/漂珠。煅烧温度为450℃,Fe/Ti摩尔比为0.01%条件下制备的复合光催化剂降解性能最好。     

掺锌纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝研究

摘要：选用掺杂锌的纳米TiO2作为光催化剂对亚甲基蓝进行降解研究。制备工艺参数对样品光催化降解亚甲基蓝的活性具有很大影响,焙烧温度为500oC,Zn2＋掺入量为0．5％,催化剂的加入量为1g／L时光催化剂对亚甲基蓝的降解效果最好;亚甲基蓝的初始浓度为5mg／L降解速率较快。     

改性纳米二氧化钛可见光催化降解水体中五氯酚

采用共沉淀-浸渍法制备掺Fe的改性纳米TiO2光催化剂,以五氯酚(PCP)的光催化降解反应为模型,研究了不同光催化剂、不同光催化降解体系对水体中PCP降解效率。结果表明,适量Fe元素掺杂改性TiO2后,光催化剂为锐钛矿型,粒径变小,形貌规则,分散性能良好,且掺杂后可降低纳米TiO2光生电子-空穴对的复合几率,提升光催化剂对可见光子利用率。0.008%Fe-TiO2具有最佳的PCP可见光催化降解效率,降解率达90.3%,超声对光催化氧化降解水体PCP有良好协同作用。该降解反应体系简单、可直接利用可见光,成本低、便于推广。     

微量Sn4 掺杂TiO2纳米纤维结构材料的两步法制备及光催化性能

本文以脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的微量Sn4 离子(<0.050(at.)%)掺杂TiO2纳米纤维结构光催化材料(Sn4 /TiO2);通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis技术以及样品在300 W Hg灯和500 W Xe灯(模拟太阳光)下对MB溶液的光催化降解脱色对样品进行了表征。结果表明：利用两步法成功制备了中空结构的Sn4 /TiO2纳米纤维结构材料;掺入的微量Sn4 离子均匀分布于TiO2晶格中;TiO2中微量的Sn4 离子掺杂使TiO2的吸收边发生明显红移,对整个紫外-可见光吸收增强;在紫外、模拟太阳光下显示出好的光催化活性。重要的是在模拟太阳光下,Sn4 /TiO2-0.030(at.)%的光催化活性是TiO2的近4.5倍,而在紫外光下,仅为2.7倍。 Sn4 /TiO2良好的光催化性能主要归于少量Sn4 掺入使TiO2的结构多级化、TiO2价-导带间掺杂能级(DE)的形成以及TiO2晶格中活性中心的形成等因素。此外,对MB溶液在Sn4 /TiO2上的光催化降解脱色动力学行为进行了研究,结果表明：比较好的服从一级动力学行为。     

Photodegradation of Methylene Blue in a Batch Fixed Bed Photoreactor Using Activated Carbon Fibers Supported TiO2 Photocatalyst

A batch fixed bed photoreactor, using felt-form activated carbon fibers (ACF) supported TiO2 photocatalyst (TiO2/ACF), was developed to carry out photocatalytic degradation of methylene blue (MB) solution. The effects of TiO2 particle size, loaded TiO2 amount, initial MB concentration, airflow rate and successive run on the decomposition rate were investigated. The results showed that photodegradation process followed a pseudo-first-order reaction kinetic law. The apparent first-order reaction constant kapp was larger than 0.047 min-1 with half reaction time t1/2 shorter than 15 min, which was comparable to reported data using suspended Degussa P-25 TiO2 particles. The high degradation rate was mainly attributed to adsorption of MB molecules onto the surface of TiO2/ACF. The photocatalytic efficiency still remained nearly 90% after 12 successive runs, showing that successive usage of the designed photoreactor was possible. The synergic enhancement effect in combination of adsorption with ACF and photodegradation with TiO2 was proved by comparing MB removal rates in the successive degradation and adsorption runs, respectively.     

酞菁钴磺酸盐在纳米TiO2薄膜上的固载化及对亚甲基蓝的降解作用

合成了单、双、三核酞菁钴磺酸盐[single-nuclear cobalt(Ⅱ)phthalocyanine tetrasulphonates,s-CoPc;bi-nuclenr cobalt(Ⅱ)phthalocyanine hexasulphonates,b-CoPc:tri-nuclear cobalt(Ⅱ)ph...     

多孔硫、氮共掺杂TiO2的制备及连续流动可见光光催化活性

以聚合物凝胶为模板,硫酸氧钛为钛源,合成了多孔硫、氮共掺杂TiO2可见光光催化剂。利用XRD、FE-SEM、TEM、UV-vis和XPS等方法对样品的结构、形貌、可见光吸收及掺杂元素的化学形态进行了表征。结果表明掺杂TiO2为锐钛矿相结构,其网状骨架是由介孔和大孔组成,组成大孔的壁厚在100～300 nm之间,大孔的孔径约为300 nm,有少量的Ti-S、Ti-O-S、O-Ti-N键存在于样品中。连续降解废水中亚甲基蓝溶液结果表明:该方法合成的多孔、自支持的硫、氮共掺杂TiO2可见光光催化剂,具有高效耐久的特性。     

P25光催化剂可见光催化的改性研究

硫脲为改性剂,P25为改性对象,采用研磨-共煅烧的方法制备了具有可见光催化活性的硫改性P25(S-P25)。利用XPS能谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱和元素分析等测试手段对其结构、光谱性质进行了表征。结果表明,S以S4+和S2-的形式分别替换了P25中的少量晶格Ti4+和O2-,光响应波长范围扩大,紫外、可见光区均产生较强吸收。以亚甲基蓝水溶液的光催化降解为模型反应,评价了该催化剂在可见光照射下的光催化活性,500℃煅烧2 h得到的试样的可见光活性最佳。     

铁掺杂介孔二氧化钛的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以价廉的硫酸钛和硝酸铁为原料制备了不同含量的掺铁介孔二氧化钛。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、热重-差示扫描量热分析、N2吸附-脱附、X 射线光电子能谱、紫外-可见漫反射对样品进行表征。以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,对催化剂的光催化性能进行了研究。结果表明：铁以 Fe3＋、Fe2＋取代 Ti4＋进入 TiO2的晶格。适量掺铁使 TiO2的吸收带边发生红移,有利于提高样品光催化性能和保持良好的重复套用活性。最佳掺铁量（摩尔比）为 n（Fe）/n（Ti） = 2%,对应样品颗粒大小为 0.1～0.2 μm,比表面积为 117.6 m2/g,孔容积为 0.434 cm3/g,平均孔径为13 nm。重复套用 4 次后,240 min 内对 MB 的总脱色率仍然达 89.0%,降解率达 70.7%.     

处理温度对锐钛型TiO2光催化活性的影响

高温处理锐钛型TiO2可使其转晶改变晶型比例,因此加热温度和加热时间是影响TiO2光催化活性的主要因素。通过该方法得到了可利用可见光的TiO2催化剂,并进行了可见光降解有机染料乙基紫的研究。结果表明,在TiO2和可见光共同作用下,乙基紫的光降解效果明显优于单独使用锐钛型、金红石型和按照转晶的比率混合的锐钛型和金红石型TiO2。     

Fe~(3+)-CdS/TiO_2复合半导体光催化剂的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了系列不同配比的Fe3+-CdS/TiO2光催化材料,用TEM、EDS、XRD、UV-vis等技术对其形貌、结构和光吸收特性进行了表征。以亚甲基蓝(MB)的脱色降解为模型反应,考察了光源、煅烧温度、煅烧时间、掺杂Fe3+和CdS对催化剂催化性能的影响。结果表明,Fe3+掺杂和CdS半导体复合相结合的技术,可以使TiO2对光的响应拓展到整个紫外-可见光区;当n(Fe3+)∶n(CdS)∶n(TiO2)=0.005∶1∶1、煅烧温度为300℃、煅烧时间为1 h、光源为太阳光时,Fe3+-CdS/TiO2的光催化活性最高,在1 h内可以使亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达98.62%。     

Preparation of TiO2 Nanoparticles Coated Cotton Fibers at Low Temperature and Their Photocatalytic Activity

TiO_2 nanoparticles coated cotton fiber composite was successfully prepared by using a sol-gel method at low temperature(about 100℃) using tetrabutyl-titanate [Ti(OBu)_4] as raw material.The preparation of the TiO_2 colloid and the composite were described.The properties of resulting materials were characterized by SEM and XRD,the photocatalytic degradation performance was tested using methylene blue(MB) as the target pollutant in aqueous solution.The results showed that the amorphous TiO_2 nanoparticles were distributed evenly on the outer surfaces of cotton fibers,which shows efficient photocatalytic properties when exposed to UV light,the degradation rate of MB reached 95.35% under the conditions of catalyst dosage 2.5 g/L,MB concentration 50 mg/L,irradiation time 120 min,and pH 10,and the photocatalytic activity of TiO_2/cotton fibers remained above 90% of its activity as-prepared after being used four times,the degradation rate of MB could reach 88.78% when irradiation time was 120 min.The photocatalytic degradation of MB could be properly described by the first-order kinetic law.By comparison of the removal rates of MB with and without UV light,it could be affirmed that the disappearance of MB was due to photodegradation rather than adsorption on cotton fibers.