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%。     

N掺杂纳米TiO2光催化剂的制备与表征

以钛酸四丁酯为钛源,氨水为沉淀剂,采用水解-沉淀法制备出了氮掺杂纳米TiO2催化剂(N/TiO2),以XRD、DRS、PL、FTIR、SEM、TEM等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以目光色镝灯为光源,研究了催化剂对光降解甲基橙的活性.XRD结果表明,除了700℃煅烧样品是锐钛矿和金红石晶型共存外,其它N掺杂催化剂主要是锐钛矿晶型.DRS蛄果显示,不同温度煅烧的催化荆在波长低于550nm的可见光区城内都有高的吸光度.先催化结果发现,700℃煅烧制得的N掺杂氧化钛光催化荆表现出最佳的光催化活性,120min内对甲基橙溶液的降解率达到69.7%.     

可见光响应的Fe-TiO_2纳米光催化剂降解甲基橙废水的研究

采用溶胶-凝胶法制备Fe掺杂的TiO_2光催化剂,通过UV-Vis和XRD表征其结构,结果显示该催化剂具有良好的可见光吸收,其主要晶型为锐钛型TiO_2,其晶粒尺寸为14.2-15.0nm。在可见光下,与未掺杂的催化剂相比,Fe掺杂的催化剂可较好地降解甲基橙废水。随着反应溶液pH升高,处理效果降低。Fe掺杂的TiO_2光催化剂可较好地处理实际甲基橙染料废水。     

SiO2气凝胶/纳米TiO2共混光催化剂降解甲基橙

目的利用甲基橙模拟印刷废水,研究SiO_2气凝胶/纳米TiO_2共混光催化剂对甲基橙的光降解性能。方法采用溶胶-凝胶法制备SiO_2气凝胶,再加入纳米TiO_2通过共混法制备出共混光催化剂,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱分析技术对样品进行表征。使用共混光催化剂降解甲基橙观察其光催化活性。结果当纳米TiO_2和SiO_2气凝胶的质量比为1∶4,催化剂质量浓度为0.2g/L,甲基橙的初始质量浓度为10 mg/L,p H值为4时,甲基橙的降解率最高。结论利用共混光催化剂降解甲基橙,其光催化效率高,降解率可高达99.85%。     

N掺杂介孔TiO2柠檬酸催化合成及其光催化性能研究

采用柠檬酸酸催化溶胶-凝胶法合成了N掺杂介孔TiO_2,并用XRD、HRTEM、XPS、BET、UV-vis等手段表征了N-TiO_2。测试结果表明,煅烧前的样品是无定形TiO_2,低温煅烧后的产物是锐钛矿TiO_2,而750℃煅烧产物是金红石型。少量N元素的掺杂致使TiO_2的吸收带边位置发生少许红移,移向可见光区域。N_2吸附-脱附和光解甲基橙结果显示,N掺杂介孔TiO_2(3.0 at.%)的BET面积为102 m~2/g,孔尺寸大小约为9.8 nm,具有比P25更强的光催化降解甲基橙的能力。     

模拟太阳光下氮掺杂纳米TiO_2对甲基橙的降解性能

采用溶胶凝胶法制备了氮掺杂的纳米二氧化钛(TiO_2)光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,用氙灯模拟太阳光,评价了其光催化活性,运用XRD、UV-Vis DRS和XPS等技术对制备的TiO_2进行表征,结果表明,氙灯下,500℃焙烧所制备的N掺杂TiO_2(N500)具有最佳的光催化活性,该催化剂为纯锐钛矿型,氮的质量掺杂量为0.7%,对波长400~550nm的可见光有较强的吸收。     

La掺杂改性TiO_2粉体的制备及其光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La掺杂改性TiO_2。通过X射线衍射、红外光谱和热重对制备的光催化剂进行了表征,用制备的催化剂对甲基橙模拟废水进行了光催化降解实验。结果表明:La成功掺入TiO_2中,La-TiO_2和TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型,在本实验条件下,La掺杂改性TiO_2对甲基橙的降解率明显高于纯TiO_2。     

一步水热法制备N,S（F）共掺杂TiO2纳米管及其可见光催化性能

以尿素、硫脲和氟化铵为掺杂物,采用一步水热法制备可见光响应的不同非金属共掺杂TiO2纳米管(TiO2NT)。通过SEM、TEM、XRD、BET、FT-IR、UV-Vis DRS等对样品进行了表征,考察其吸附性能及在模拟太阳光下对甲基橙的降解活性。结果表明,在碱性条件下一步水热法制备的不同非金属共掺杂TiO2NT具有较大的比表面积(193.93 m2/g)和较小的带隙能(2.76eV),非金属共掺杂明显提高了可见光利用率。在可见光辐照下,硫脲掺杂TiO2纳米管(N,S-TiO2NT)复合材料的光催化性能最好,反应100min后甲基橙降解率可达87.4%,降解过程符合一级动力学方程。     

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。     

钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。     

钴掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

选用六水合硝酸钴((Co(NO3)2·6H2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,利用水热法制备出钴掺杂改性的TiO_2光催化剂,并利用XRD、SEM、EDS等方法对样品进行表征,研究了Co/TiO_2催化剂的结构、形貌和组成及其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,通过水热法制备的纯TiO_2及Co/TiO_2均为金红石相结构,掺杂Co2+并未改变TiO_2的晶体结构,Co/TiO_2为单分散相的球型,分布较均匀。Co/TiO_2对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当Co2+的掺杂量为1%(mol,摩尔百分含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到97.4%。     

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。     

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。     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

稀土及过渡金属掺杂TiO_2的制备及光催化性能研究

选用六水合硝酸镧(La(NO_3)_3·6H_2O)及六水合硝酸钴(Co(NO_3)_2·6H_2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用水热法制备了稀土La及过渡金属Co共掺杂的二氧化钛(TiO_2)复合光催化剂,并通过XRD、SEM、EDS、FT-IR表征手段对样品进行了分析。以甲基橙为模型污染物,研究La及Co共掺杂量对复合光催化剂活性的影响。结果表明:通过水热法制备的催化剂为球型结构的金红石相,掺杂La和Co并未改变TiO_2的晶体结构;(La/Co)/TiO_2复合材料对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当La及Co的共掺杂量为1%(mol,摩尔含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到98.2%。     

TiO_2/底泥复合材料的制备及其可见光催化性能评价

以河道底泥(RS)为载体,钛酸四异丙酯(TTIP)为前驱体,通过溶胶-凝胶法制备了TiO_2/RS复合可见光催化剂,考察了TiO_2/RS复合催化剂在可见光下的催化活性、可回收利用性和稳定性。利用XRD、SEM、XPS和BET表征手段对TiO_2/RS复合材料的晶型、形貌、表面形态、孔结构等进行表征。通过表征分析发现:相比TiO_2,TiO_2/RS复合材料具有更丰富的多孔结构,比表面积可增加至98.43m~2/g。模拟含甲基橙印染废水的可见光催化降解实验说明,当RS和TiO_2的质量比为0.5时,TiO_2/RS复合催化剂在可见光照射下表现出较高的催化活性,反应4h后甲基橙的降解率达到48.8%,且回收循环使用6次后TiO_2/RS复合催化剂对甲基橙的降解率仍能保持在45%以上,表现出较强的稳定性。     

氮镍共掺杂TiO2纳米管的制备及其光催化性能

为了制备在高温焙烧后能保持良好管形结构的可见光响应的TiO2纳米管,通过NH4Cl水-溶剂热和Ni(NO3)2浸渍法对传统水热法合成的TiO2纳米管进行掺氮和掺镍改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)为光催化降解模型,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,NH4Cl水-溶剂热掺氮处理可提高TiO2纳米管的管状结构的热稳定性;氮镍共掺杂元素之间的协同作用增强了催化剂对可见光的吸收能力,并且能有效地抑制光生电子空穴的复合,Ni/Ti添加量为0.3%的催化剂具有较高的光催化活性。可见光照射210min,氮镍共掺杂TiO2纳米管对MO的可见光降解率比单独氮和镍掺杂的TiO2分别提高了9.1%和21.2%。     

反应釜填充料系数对纳米TiO_2纤维形貌影响研究

采用水热法制备纳米二氧化钛(TiO_2)纤维,利用扫描电镜和X射线衍射仪对制得的纳米TiO_2纤维进行表征,并以甲基橙的脱色降解为模式反应,考察样品的光催化性能。结果表明:在其他条件相同的情况下,反应釜填充料系数不同,所制备的TiO_2纤维形貌也不相同,不同形貌的TiO_2催化性能也有差异,其中TiO_2纤维的催化效果最优,光照120min后对甲基橙的降解率为94%。     

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。     

掺杂Li~+纳米TiO_2光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备不同掺Li~+量的纳米TiO_2,并通过X射线衍射、紫外可见分光光度计等手段对催化剂进行表征。结果表明,Li~+掺杂促进TiO_2锐钛矿向金红石相的转变,抑制TiO_2晶粒的生长,使金红石相TiO_2吸收带边发生红移。以甲基橙溶液为目标降解物,考察掺Li~+量、焙烧温度、催化剂用量等因素对TiO_2光催化活性的影响。实验表明,Li~+掺杂的摩尔分数为4%,煅烧温度为500℃,催化剂用量为1.0g/L,经300W紫外灯照射30min,甲基橙溶液降解率可达99.25%,动力学降解速率常数为纯TiO_2的1.8倍。