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。     

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。     

La-TiO_2/Hβ复合光催化剂降解模拟染料废水

用共沉淀法制备了新型La-TiO2/Hβ复合光催化剂,并以亚甲基蓝溶液为模拟废水,探讨了其对亚甲基蓝溶液的光催化降解效果,优化了降解条件。结果表明,La-TiO2/Hβ复合光催化剂降解25mL亚甲基蓝溶液的适宜条件是:亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L,光照时间为30min,氧化剂H2O2用量为2.0mL,催化剂用量为2.4g/L。在此反应条件下,亚甲基蓝降解率达到98.2%,且催化剂重复使用3次后催化活性基本不变。     

TiO_2/活性碳纤维膜光催化降解甲醛的研究

以磷酸铝(AlPO_4)为粘结剂,活性碳纤维(ACF)为载体,二氧化钛(TiO_2)为原料,采用添加粘结剂超声波辅助浸渍提拉法制备了固载型复合催化材料体二氧化钛/活性碳纤维膜(TiO_2/ACF膜),并对其进行了表征。研究结果表明,加入AlPO4对TiO_2/ACF膜降解甲醛有较好的促进效果,制得的TiO_2/ACF膜通过高温再生后仍具有较好的降解活性,当甲醛的初始浓度为8.04mg/m~3,环境相对湿度为65%,气体流速为1.5m/s时,经过循环使用5次的TiO_2/ACF膜对甲醛气体的降解率达到82.1%。     

金红石相Ce/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,硝酸铈为掺杂剂,采用水热法制备了纯TiO_2和不同掺杂浓度的Ce/TiO_2复合光催化剂。并用X射线衍射、扫描电镜和X射线能谱仪对样品的结构及形貌进行了表征,最后以亚甲基蓝为模型污染物,探讨了Ce掺杂量对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:通过水热法制备的Ce/TiO_2仍为金红石型,掺杂Ce并未改变TiO_2的晶相结构。Ce/TiO_2复合光催化剂为分散均匀的微球形,粒径在1μm左右。掺杂Ce可显著提高TiO_2的光催化活性,当Ce掺杂量为3%时,对亚甲基蓝的降解率最高,达到99%。     

铜掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化亚甲基蓝研究

利用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、硝酸铜为原料制备了不同质量分数铜掺杂的TiO_2光催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径测定仪(BET)、热失重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对其进行了表征。结果表明,铜掺杂进入TiO_2晶格,掺杂后TiO_2在400~600℃之间为锐钛矿型结构,700℃时为金红石型结构,掺杂后比表面积降低。以制备的铜掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝进行光催化降解实验,结果表明,亚甲基蓝的降解率显著提高,当铜掺杂质量分数为0.3%时,TiO_2光催化剂4h可降解亚甲基蓝90%左右。     

高活性光催化剂纳米Ag-碳纳米管-混晶TiO_2复合纤维的可控制备

为解决TiO_2对太阳能有效利用率低、光生电子与空穴再复合率高、光催化活性低且难回收等应用难题,利用静电纺丝技术成功地制备了纳米Ag-碳纳米管(CNT)-混晶TiO_2复合纤维,并采用SEM、XRD、EDS及Raman等表征方法详细分析了材料的微观结构与组分,研究了纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维对亚甲基蓝的光催化活性。结果表明:锐钛矿与金红石相TiO_2混晶不仅可降低材料的禁带宽度,还能减缓光生电子与空穴的复合淬灭;纳米Ag颗粒的局域表面等离激元共振可增强Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维的光吸收,CNT能促进光生电子与空穴的有效分离;纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维对亚甲基蓝的首次降解率可达97.5%,且5次催化循环后对亚甲基蓝的降解率仍保持在90.0%以上。所得结论表明静电纺丝制备的新型纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维是一种高活性的光催化剂,且容易回收,具有光降解亚甲基蓝的应用前景。     

TiO_2/ACF光催化降解甲基橙废水性能研究

以活性炭纤维(ACF)为载体,采用溶胶-凝胶法制备活性炭纤维负载二氧化钛复合材料(TiO_2/ACF)。以甲基橙为模型化合物,研究TiO_2/ACF对染料废水的光催化降解活性,考察光照时间、溶液初始浓度、pH值、光强、重复使用次数等因素对甲基橙溶液去除率的影响。结果表明,TiO_2/ACF对甲基橙废水具有较好的光催化降解活性和重复利用性,ACF吸附和TiO_2光催化产生了协同作用。     

钕负载二氧化钛-炭杂化气凝胶的制备及其光催化性能(英文)

采用溶胶凝胶法和浸渍法制备了不同钕掺量负载的二氧化钛/炭(TiO_2-C)杂化气凝胶。通过XRD,SEM,FTIR,XPS及氮气吸附脱附等温线表征了样品的微观结构、形貌及表面元素状态。在500 W汞灯照射下,以亚甲基蓝为目标降解物,研究了样品的光催化活性。结果表明,所制样品为不规则颗粒,钕的掺杂抑制了TiO_2颗粒的生长,TiO_2为锐钛矿型且炭呈现不定型态,同时Nd~(3+)进入TiO_2内形成Ti-O-Nd键。在紫外光波段,样品具有较强的吸收性能,表现出紫外光照下对亚甲基蓝良好的光催化性能。当钕的负载量为3%-4%时,样品具有最佳的光催化活性,此时亚甲基蓝在紫外光照160 min后被完全降解。     

碳量子点/TiO2复合材料的制备及性能研究

以丙三醇为碳源采用一步微波法制备碳量子点(CQDs)溶液;以四氯化钛和硅酸钠为钛源和硅源用水解法制备二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2),TiO_2/SiO_2经强碱刻蚀后加入CQDs溶液进行真空复合制备CQDs/TiO_2复合材料。并对CQDs/TiO_2进行形貌结构表征,同时探讨CQDs/TiO_2在普通白炽灯照射下对亚甲基蓝的降解吸附效果。在普通白炽灯照射条件下,0.1g CQDs/TiO_2对25mL 20mg/L的亚甲基蓝溶液吸附降解率达到90.36%,比TiO_2/SiO_2和TiO_2的降解率分别提高3.141倍和0.2261倍。     

银修饰白炭黑/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法结合浸渍法制备了银修饰白炭黑/二氧化钛(TiO_2)复合光催化剂。通过XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC和UV-Vis DRS对其进行了表征。以甲基橙为模拟污染物,考察催化剂的光催化活性,探讨了煅烧温度、白炭黑复合量和银溶液浓度等因素对光催化效率的影响。实验结果表明,将摩尔分数2.93%白炭黑/TiO_2浸渍于3.00×10-5 mol/L的银溶液处理后,在可见光条件下降解3h,降解率达到87.50%;在紫外光条件下降解2h,降解率达到90.25%。     

Zn-MOF前驱法制备ZnO/TiO2及其吸附降解性能

以有机金属骨架材料MOF-5为前驱体,一步法将ZnO与TiO_2复合制备ZnO/TiO_2材料。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射(XRD)、UV-Vis光等方法对ZnO/TiO_2复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,评价ZnO/TiO_2复合材料的吸附降解性能及循环效率。结果表明:所制备的ZnO/TiO_2光催化剂表面较粗糙,XRD表征有ZnO和TiO_2特征峰,ZnO的加入可提高TiO_2对波长小于600nm光的吸收;ZnO/TiO_2复合材料在模拟可见光和紫外光下及循环吸附降解性能都优于TiO_2,模拟可见光下5次重复循环利用ZnO/TiO_2的吸附降解率均能达97%以上。     

CNT-CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶凝胶法,以硝酸镉为镉源、钛酸四丁酯为钛源、硫脲为硫源,碳纳米管(CNT)为载体,分别制备了TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2催化剂。对TiO_2,CdS-TiO_2,CNT-CdS-TiO_2的晶型和微观形貌进行了表征。结果表明:TiO_2为锐钛矿,CdS为六方相;TiO_2与CdS均匀包覆在CNT的表面。对TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2分别进行了紫外-可见吸收光谱的测试和可见光条件下降解亚甲基蓝的光催化性能测试。结果表明CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2吸收峰发生红移;TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2在可见光下对亚甲基蓝的降解率依次提高,CNT-CdS-TiO_2的降解率可达到55%。     

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

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%。     

Ni掺杂TiO_2/RGO纳米复合材料的制备及其催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后采用溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米粒子,进而合成出TiO_2/RGO纳米复合光催化剂。最后用氧化石墨烯(GO)作为载体,以钛酸丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和氯化镍(NiCl_2)为前驱体,以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,采用一步水热法合成了过渡金属Ni负载TiO_2/RGO三元复合纳米光催化剂(Ni@TiO_2/RGO)。对制备出的各类光催化剂的结构、组成进行了FTIR、DRS、SEM和EDS分析,并且将其应用于光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液。实验结果表明:Ni@TiO_2/RGO复合光催化剂具有较高的光催化活性和良好的循环再生能力,在170 min内降解率达到91.8%,循环利用8次后其降解率依然可达到80%。     

PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜制备及光催化性能

通过静电纺丝技术制备聚乙烯醇/聚酰胺/纳米二氧化钛(PVA/PA6/TiO_2)复合纳米纤维,并考察了复合纳米纤维对模拟染料(亚甲基蓝和活性红X-3B)的光催化降解性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱分析(EDX)、热重分析(TG)、X射线衍射分析(XRD)等表征测试对复合纳米纤维的形貌结构、表面元素分布进行分析。结果表明,用50 mg PVA/PA6/TiO_2复合纳米纤维膜(其中TiO_2含量是PVA/PA6质量的3%的)光催化降解50 mL浓度为5 mg/L亚甲基蓝溶液和50 mg/L活性红X-3B溶液,反应时间为120 min时,降解率分别为92.8%和87.5%。纳米纤维膜重复使用4次后,其亚甲基蓝降解率为86.6%,活性红X-3B降解率为66.9%,其依然保持良好的光催化性能。说明制备的复合纳米纤维膜具备优异的光催化性能及重复使用性。     

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。     

煤渣基二氧化钛复合材料制备及其光催化性能研究

采用微波辅助条件下的溶胶-凝胶法制备了煤渣负载纳米TiO_2光催化剂。X射线衍射仪、扫描电镜表征结果表明,所负载的TiO_2为锐钛矿型,平均粒径12nm。以亚甲基蓝为目标降解物,着重考察了不同煤渣含量、烧结温度、微波时间、微波功率对其催化性能影响结果表明,煤渣含量32.49%,微波时间为5min,微波功率为400 W,马沸炉温度为400℃时制备的催化剂,催化亚甲基蓝光TiO_2/煤渣复合材料降解效果最好。在搅拌条件下该催化剂催化的光降解反应符合一级动力学方程。     

Au/TiO_2薄膜的制备及等离子体光催化性能研究

以TiO_2薄膜为载体,采用真空镀金和退火法制备了载金(Au)TiO_2(Au/TiO_2)薄膜光催化材料,并对制得的Au/TiO_2薄膜光催化材料进行了测试。研究结果表明:Au/TiO_2薄膜表面形貌呈岛状分布,薄膜表面Au层厚度20~80nm,相比TiO_2薄膜,Au/TiO_2薄膜在全光谱下具有更高的催化活性,在300W氙灯光源,亚甲基蓝(MB)水溶液初始浓度为20mg/L,降解时间为4h条件下,Au/TiO_2薄膜对MB的降解率最大达到94%,具有较好的降解性能。