Co、N共掺杂介孔TiO_2的制备和光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,以三嵌段共聚物F127为模板剂,采用溶剂挥发诱导自组装法(EISA)制备Co、N共掺杂介孔TiO_2,用XRD、TEM、SEM、XPS、N_2吸附-脱附法和能谱等手段对材料的结构和形貌进行了表征。用紫外-可见吸收光谱法考察了催化剂对罗丹明B(RhB)和无色小分子2,4-二氯苯酚(DCP)的光催化降解效率。结果表明,样品具有较窄的孔径分布(3.65 nm),Co、N共掺杂介孔TiO_2后TiO_2的吸收范围扩展到可见光区,当用氙灯(模拟太阳光,500 W,λ420 nm)光源对RhB和DCP进行光催化降解时,其光催化活性明显高于P25(纯TiO_2)和Co掺杂介孔TiO_2。对RhB和DCP分别光照120 min后,降解效率达到98.5%和66.3%以上。     

氮-镨共掺杂TiO_2的制备及催化性能研究

为了提高TiO_2的光催化性能,采用溶胶凝胶法制备了N和稀土Pr共掺杂TiO_2光催化剂。用XRD、SEM和紫外-可见光分度计对样品进行表征,并考察了掺杂量、煅烧温度和晶型对TiO_2光催化性能的影响。研究发现N-Pr混合改性的TiO_2的催化活性均高于未改性的,5%的N和0.5%的Pr混合掺杂并经500℃锻烧后,样品为单一的锐钛矿相且粒径分布较窄,在模拟灯光照射下表现出较高的光催化活性和降解甲基橙溶液的能力,在80 min内使甲基橙溶液的降解率达到了99%。     

ACF负载N掺杂TiO_2光催化材料的制备及性能研究

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶浸渍法将N掺杂TiO_2负载于粘胶毡上,然后在400℃下煅烧活化,制得了负载N掺杂TiO_2的活性碳纤维毡(记作NxTiO_2/ACF)。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(ATR/FT-IR)等手段对光催化材料进行了表征,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了不同N掺杂量和重复使用次数对材料光催化性能的影响。SEM和ATR/FT-IR测试表明N掺杂TiO_2均匀的负载到ACF上;XRD结果说明在400℃煅烧的N掺杂TiO_2晶型为锐钛矿型。光催化结果显示当N/Ti摩尔比为0.5时,材料的光催化性能最佳;此方法制备的光催化材料可以重复使用,重复使用5次时光催化效率仍然保持在80%以上。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

水热法制备N-TiO_2/RGO复合材料及光催化性能研究

采用一步水热法制备氮掺杂负载石墨烯(RGO)的二氧化钛(TiO_2)复合光催化材料(N-TiO_2/RGO),对样品进行XRD、SEM、UV-Vis等表征并以甲基橙为目标降解物进行可见光光催化活性测试。结果表明:N-TiO_2/RGO比同条件下制得的N-TiO_2和TiO_2/RGO具有更好的可见光光催化性能,可见光下照射5h,对甲基橙的降解率可达到95%。     

N掺杂TiO_2薄膜的光催化性能研究

开发具有可见光活性的光催化剂,在污染物处理和光能转换等方面,都有很大的应用价值。掺杂改性则是实现TiO_2可见光活性的重要手段之一。文献表明,在非金属元素掺杂中,N掺杂效果最为理想,已经成功地将光响应波长红移到可见光区,取得了很好的光催化活性。目前所制备的N掺杂TiO_2光催化剂主要有粉末和薄膜两种。粉末状催化剂较易制备,但存在难以回收的缺点;而采用简单方法制备高催化效率的薄膜仍存在一些困难。采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂改性的TiO_2薄膜以及SiO_2/TiO_2、FeCe/SiO_2/TiO_2等类型的复合薄膜,研究了镀膜的类型和层数、热处理温度和气氛,尿素、硫脲等不同氮源和掺杂量对薄膜光催化性能的影响;并且采用XRD、SEM、XPS、AES等分析了膜层的成分、相结构、表面形貌、膜厚、附着力,结合掺杂离子的类型、浓度、能级、电子构型、半径和化合价等因素,研究工艺条件对TiO_2的能带、异质结构的影响,研究了玻璃薄膜光催化活性变化的机理,特别是对TiO_2吸收边红移的作用机理。     

氮掺杂改性TiO_2多孔薄膜光催化降解4-硝基苯酚

本文采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO_2光催化剂,并对N掺杂TiO_2进行了改性,分别以P25、N掺杂TiO_2、改性的N掺杂TiO_2为原料,通过逐步研磨、旋转涂膜以及高温煅烧制得三种多孔薄膜,并对其进行了表征。场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察结果显示,煅烧后薄膜呈现显著的多孔结构。以4-硝基苯酚(4-NP)溶液为目标污染物,研究紫外光下TiO_2多孔薄膜的光催化性能,确定最佳降解条件,并研究了薄膜耐用性以及三种薄膜对4-NP的光催化性能的比较。结果表明,三种多孔薄膜中,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜光催化性能最佳,10mg/L的4-NP溶液吸附30min,在pH=2条件下180min,降解率达到了90%以上,改性N掺杂TiO_2多孔薄膜单次降解180min,循环使用4次的降解率仍接近80%,显示了薄膜具有较好的可耐用性。     

N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,尿素为N源,硝酸镧为La源,制备了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD、UV-Vis、SEM-EDS和XPS对复合材料的结构和性能进行了表征。以2,4,6-三硝基甲苯作为目标污染物,考察了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的光催化活性及再生利用性能。结果表明:N与La共掺杂并负载电气石后,两者协同作用使TiO_2晶粒更加细化,光吸收范围向可见光区拓展,N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料具有良好的光催化活性和再生利用性能,且在模拟可见光照射条件下对2,4,6-三硝基甲苯具有良好的去除效果。     

Cu、N共掺杂纳米TiO_2制备及光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2,并利用XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等技术进行分析,以二甲酚橙为目标降解物对光催化活性等进行了研究。结果表明,纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2均为锐钛矿晶型,掺杂使得晶粒尺寸变小,吸收阈值红移,使其可见光吸收率比未掺杂的纳米TiO_2有了很大提高,最终导致其光催化降解二甲酚橙的活性得到显著增强。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

改性蛭石负载Fe、N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光降解苯酚研究

以改性蛭石为载体,采用水热反应-热处理方法合成了负载型Fe、N共掺杂二氧化钛(TiO_2)纳米光催化材料。利用XRD、UV-Vis DRS、BET和EPR对其结构进行表征。以苯酚溶液为目标降解物,研究所制备样品在可见光下(≥400nm)的光催化活性。结果表明,改性蛭石载体有利于锐钛矿相和大比表面积TiO_2纳米晶的形成;Fe3+和N原子的掺杂及相应产生的氧空位使TiO_2带隙变窄,将光响应范围拓展到了可见光区,同时有利于光生电子-空穴的分离;在可见光照射下,对苯酚具有良好的光催化降解去除效果。     

Sm-TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土钐掺杂的纳米TiO_2光催化剂(Sm-TiO_2),通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Sm-TiO_2样品进行表征和分析,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度样品对MB的光催化降解效果。结果表明,Sm的替代掺杂引起的晶格畸变促进了金红石相的形成,但晶界及表面的Sm物种抑制了TiO_2从锐钛矿相向金红石相转变,细化了晶粒。适量的Sm掺杂使TiO_2的吸收光谱阈值红移,有效降低了光生电子-空穴对复合率,提高了TiO_2光催化活性。当pH值=2、掺杂量n(Sm)∶n(Ti)=0.006、热处理温度为500℃时,Sm-TiO_2样品在普通日光灯下光催化降解MB的活性最高,其一级表观速率常数较相同条件下纯TiO_2提高了约4倍。     

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。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

F掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,氢氟酸(HF)为氟源,采用水热反应法制备了具有可见光活性的氟(F)掺杂二氧化钛(TiO_2)(TiO_2-F),研究了F掺杂对TiO_2光催化性能的影响。采用XRD、Raman spectra、N2-BET、TEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明:适量HF的掺入可以明显提高TiO_2高能晶面的暴露比、结晶程度、粒径大小以及对甲基橙(MO)的降解效率,在MO浓度为15mg/L、pH为6.5,降解时间为2.5h,HF添加量为60%(体积浓度)制得的TiO_2-F用量为0.8g/L条件下,TiO_2-F对MO溶液的降解率最大达到62.4%,具有较好的光催化效果。     

可见光响应RGO/TiO_2复合材料制备及性能研究

以内蒙古兴和县天然石墨为前驱体,用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并以硫酸钛[Ti(SO4)2]为钛源,采用水热法制备了系列还原氧化石墨烯(RGO)/二氧化钛(TiO_2)复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR及UV-Vis等对样品进行测试,并以甲基橙溶液为目标污染物评价其可见光光催化性能。结果表明:制得的RGO/TiO_2复合材料中TiO_2均以锐钛矿型存在,颗粒尺寸7nm左右,光响应范围扩至可见区,具有较高的可见光光催化活性;当GO掺杂量为0.10g时制得的复合材料,在氙灯照射10min后对甲基橙的降解率可达88.41%,照射30min时的降解率可达到96%以上。     

水热合成的MoS2/石墨烯/N-TiO2复合材料的可见光催化性能

以氧化石墨烯(GO)、钼酸、硫脲和TiN为原料,成功制备了MoS_2/石墨烯/N-TiO_2(MGNT)复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段测试分析了样品的物相组成、形貌、成分和光吸收性能。紫外-可见漫反射测试结果表明,MoS_2、石墨烯共同修饰及氮掺杂使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明,MoS_2/石墨烯共同修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是氮掺杂TiO_2(NT)和石墨烯修饰氮掺杂TiO_2(GNT)的1.82倍和1.59倍,其吸附性分别为氮掺杂TiO_2、石墨烯修饰氮掺杂TiO_2的11.14倍和4.77倍。     

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%。     

La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展

稀土掺杂对TiO_2改性可以拓宽光谱响应范围、提高量子效率及太阳能利用率,是提高TiO_2纳米材料光催化活性及可见光吸收能力的重要方法。综述了近年国内外有关La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展,主要分析了La掺杂材料的制备方法、物相特征以及La与其他元素共掺杂等方面的研究现状,并进一步指出La掺杂TiO_2目前存在的问题以及未来的研究方向。     

细菌纤维素负载稀土掺杂二氧化钛复合膜的制备和光催化性能

以细菌纤维素(BC)为载体,用溶胶-凝胶法原位生成稀土镧和铈元素(La,Ce)掺杂的二氧化钛复合膜,以甲基橙为目标降解物,考察了复合膜的光催化活性。结果表明:稀土元素已引入TiO_2/BC复合膜中;掺杂TiO_2的晶型为锐钛矿型;掺杂稀土的TiO_2/BC复合膜的光催化活性比未掺杂的有较大提高;铈掺杂的TiO_2/BC复合膜的光催化性能优于镧掺杂的;Ce~(4+)掺杂的最适浓度为2 mmol/L,而La~(3+)掺杂的最适浓度为5 mmol/L;稀土掺杂的TiO_2/BC复合膜对甲基橙溶液重复降解5次的降解率仍高于70%。