TiO2光催化薄膜的制备及其性能

在稀硫酸溶液中的阳极氧化钛箔,采用混合增长模型技术控制氧化膜的生长,制备了TiO2光催化薄膜.TiO2薄膜通过苯酚的光催化降解实验检验,具有较高的催化活性及很好的催化稳定性.实验结果表明阳极氧化法固定TiO2薄膜切实可行,不仅解决了TiO2微粒光催化过程催化剂微粒与水难分离的问题,而且阳极氧化制膜所需时间短(几秒到几分)、工艺简单,十分有利于工业化制备.     

TiO2/FACs与TiO2/Mullite复合材料的制备及其光催化性能

分别以粉煤灰漂珠(简记为FACs)与海胆状莫来石球(简记为Mullite)为基体,采用溶胶浸渍工艺制备了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子能谱(EDS)对制备的材料进行了表征。研究了TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite型复合材料在紫外光照射下对罗丹明B(RhB)的光催化性能。结果表明：经500℃煅烧后形成的锐钛矿型TiO₂均成功负载到粉煤灰漂珠与莫来石晶体上,在粉煤灰漂珠表面覆盖了一层厚薄不均的纳米级别的TiO₂薄膜,而在莫来石晶体上则出现了大量细小的TiO₂颗粒;在降解染料时间为180 min,TiO₂/FACs与TiO₂/Mullite复合材料对罗丹明B染料的降解率分别为84.8%和96.4%,降解速率为0.01088min^-1和0.02885 min^-1。     

纳米TiO2粉体的制备及其光催化性能研究

以四氯化钛为原料,采用水解法制备了纳米TiO2粉体。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对制备的粉体进行了表征,并研究了其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:产物为纯锐钛矿相纳米TiO2,一次粒度在100 nm以内;对甲基橙具有一定的催化降解作用,热处理温度为500℃时,产物的光催化活性较高。     

稀土掺杂TiO2光催化还原CO2

采用溶胶-凝胶法制备了稀土掺杂TiO₂纳米光催化剂,并应用于光催化还原CO₂/H₂O体系中。通过XRD对光催化性能进行表征,研究稀土离子掺杂和焙烧温度对光催化性能的影响。结果表明,稀土La和Ce的加入可以抑制TiO2的晶相转变,提高光催化性能。催化剂800 ℃焙烧可达到最好的光催化活性,在反应时间7 h、CO₂流量200 mL·min^-1和反应液中NaOH与Na₂SO₃浓度均为0.10 mol·L^-1条件下,甲醇产率高达315.49 μmol·g^-1。并对稀土掺杂TiO₂催化剂光催化还原CO₂的机理进行了探究。     

石墨烯/TiO2复合材料的制备及其光催化性能的研究

本实验以细鳞片石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨,经超声波振荡得到氧化石墨烯,加入水合肼回流制得石墨烯材料。采用溶胶-凝胶法制备锐钛矿型TiO2及石墨烯/TiO2复合材料。在紫外光照射下,分别以石墨烯/TiO2复合材料及锐钛矿型TiO2为催化剂,在甲基橙溶液中进行光催化降解,结果显示,石墨烯/TiO2光催化性能明显高于相同条件下的锐钛矿型TiO2。     

H2SO4改性TiO2光催化处理钻井废水

通过H₂SO₄改性制备了TiO₂光催化剂,采用XRD和激光粒度仪进行表征,研究了H₂SO₄浸泡浓度、光照时间、pH和氧化剂H₂O₂用量对钻井废水进行光催化处理的影响。结果表明,H₂SO₄改性并未改变TiO₂晶体结构,在钻井废水水样pH=6、H₂SO₄改性TiO₂用量15 g·L^-1、光照时间30 min和氧化剂H₂O₂用量1.0 mL条件下,钻井废水的COD值降为2 mg·L^-1,符合国家污水排放标准。     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

水热法制备TiO2及其光催化活性研究

文章利用钛酸四丁酯为钛源,通过低温水热法制备出高催化活性的TiO2粉末。XRD,TEM,BET和UV-Vis等技术表征结果显示水热法制备的TiO2具有良好的锐钛矿晶型,与传统溶胶-凝胶法制备的TiO2相比较,它具有较大的比表面结构,较强的紫外吸收能力以及较少的团聚现象。从光催化降解DMP的活性评估可以看出,优化条件(180℃下水热10 h)下的TiO2具有较强光催化活性,DMP降解率为溶胶-凝胶法制备TiO2的2.5倍。     

BiOCl/TiO2复合材料的制备与光催化性能

基于半导体异质结原理,设计并制备了新型氯氧铋/二氧化钛复合光催化材料,以甲基橙为目标污染物,研究了氯氧铋制备条件和复合比例对复合材料的光催化特性的影响,随后利用XRD、UV-Vis DRS、TEM、EPR等方法对催化材料进行表征,从表面形貌、自由基等角度,分析其光催化原理。结果表明,新型复合光催化材料相对氯氧铋、二氧化钛的单体,具有更强的紫外催化能力,对传统有色染料均具有良好的去除效果。这是由于氯氧铋和二氧化钛可以形成半导体异质结,光生电子传递降低了载流子负荷率,羟基自由基生成量增加,因此光催化性能大幅提升。     

TiO2基催化剂还原CO2研究进展

能源危机和环境污染是当今世界发展面临的两大挑战,如何有效缓解煤、石油等不可再生化石资源过度消耗所引发的能源危机,以及由此造成CO₂过量排放引起的温室效应问题,是当前人类发展亟待解决的重大科学问题之一。基于此,本文综述了近年来以TiO₂为光催化剂,以绿色、清洁的太阳光能催化还原CO₂成低价态含碳燃料(如CH₄、CH₃OH、HCHO、HCOOH、C₂H₅OH等)研究进展。在TiO₂光还原CO₂机理基础上,对元素掺杂、半导体复合与染料敏化、高活性晶面调控、低维纳米结构设计、助催化剂、Z型结构设计和单原子催化等方法来提高光还原CO₂反应效率和选择性进行分析,并指出目前研究存在的关键问题和未来CO₂光还原的发展方向。     

仿生制备TiO2/ZnO复合材料及其光催化性能研究

利用结构仿生学的思想,以新鲜番薯叶为模板,利用浸渍-煅烧两步法成功制备出一系列叶片状的TiO₂/ZnO复合材料。利用SEM、XPS、XRD、BET等对复合材料进行表征。结果表明,复合材料由锐钛矿相TiO₂和纤锌矿相ZnO组成,保持了番薯叶片的多级复杂结构,具有介孔结构。光催化实验表明,TiO₂·6 h ZnO表现出最优的光催化性能。在室温下光照90 min, TiO₂·6 h ZnO对胭脂红水溶液的降解率可达到92.65%;动力学分析表明,TiO₂·x h ZnO复合材料对胭脂红溶液的降解反应均符合一级动力学模型。     

长程TiO2纳米管阵列表面的超声清洗及其光催化性能

通过阳极氧化法在NH4F/乙二醇/H₂O的电解液中制备了长程TiO₂纳米管阵列。借助超声手段分别采用蒸馏水、丙酮和异丙醇作为超声介质清除了TiO₂纳米管阵列表面的集束,探讨其对TiO₂纳米管阵列光催化活性的影响。采用SEM、TG和XRD等对TiO₂纳米管阵列进行表征。结果表明,超声处理明显清除了纳米管阵列表面集束,超声介质对清洗过程有重要影响,丙酮相对于蒸馏水和异丙醇更适合作为超声介质,且超声超过30 min,纳米管阵列的光催化活性得到明显提高。     

玄武岩纤维-Ag+/TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为钛源、硝酸银为银源、玄武岩纤维为载体,采用溶胶-凝胶法成功制备了玄武岩纤维-Ag⁺/TiO₂光催化剂。XRD测试结果表明,TiO₂以锐钛矿型成功负载到玄武岩纤维表面。催化剂性能评价表明,在钛酸四丁酯加入量为5 mL、硝酸银加入量为0.01 g的条件下制备的催化剂加入量为90 mg,反应时间为90min的反应条件下,催化剂对罗丹明B废水可以达到最高99%的降解率,并且催化剂在经过4次重复使用后仍可达84%的降解率。研究结果表明,玄武岩纤维-Ag+/TiO₂光催化剂可以作为一种潜在的低成本绿色光催化剂。     

过氧改性纳米TiO2溶胶的制备及其光催化性能

以硫酸氧钛为钛源,过氧化氢为络合剂,采用低温水热法制备了过氧改性纳米TiO2溶胶,并对制备过程中的影响因素进行了研究,同时,通过甲醛废水模型体系考察了溶胶的光催化活性。采用X射线衍射、透射电镜、紫外-可见漫反射光谱等测试手段对TiO2进行了表征。结果表明,当水解反应pH值为8.0,硫酸氧钛浓度为0.10 mol/L,陈化时间为24 h,Ti4+/H2O2物质的量比为1∶4,水热反应温度和时间分别为100℃和6～8 h时,可制得直径20nm、长30 nm,结晶良好的锐钛矿过氧改性纳米TiO2和分散均匀的溶胶。经紫外光和太阳光光照180 min后,过氧改性纳米TiO2溶胶对甲醛的降解率分别为95.3%和31.8%,优于相同条件下P25的光催化性能(69.7%和21.1%)。     

石墨烯/TiO2的氯化改性及其新式自由基反应

成功制备了一系列石墨烯/TiO₂复合材料并分别氯化改性。以甲基橙和苯酚作为目标污染物,进行复合材料光催化降解活性实验;随后引入电化学和电子顺磁共振技术对该催化剂及其反应体系进行表征,推断其机理。结果表明,石墨烯具有极好的电子迁移能力,可以提高光生载流子的传递效率,进而增强TiO₂紫外催化性能。新型复合材料均表现出较高的光催化降解活性,甲基橙降解率由70%提升至100%,苯酚降解率由10%提升至100%。而表面氯化引入了新的活性基团,在光照条件下能够生成氯自由基,进而配合羟基、超氧,形成一种新的三自由基反应体系,使其氧化降解能力大幅提升。     

PVDF/TiO2@MoS2纤维复合膜的制备及光催化性能

含大量有机染料的废水对环境的污染日益严重,光催化分离膜的研究备受关注。本研究先通过静电纺丝法制备了PVDF/PEMA膜,后进行酸处理制备出富羧基PVDF纤维复合膜,最后通过水热反应在膜表面原位沉积TiO₂@MoS₂微纳米颗粒,制备出在太阳光下具有较高催化活性的PVDF/TiO₂@MoS₂纤维复合膜。结果表明MoS₂的加入可以有效降低纤维复合膜禁带带隙能量,从而提高纤维复合膜的光催化活性;在光照4 h后对RhB的降解率达到97.1%;连续5次吸附-降解实验,纤维复合膜对RhB的降解率仍达到95%以上,表明该纤维复合膜具有优异的可重复使用性。因此,该膜在染料降解方面具有潜在的应用前景。     

TiO2光催化降解亚硝酸钠的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,以紫外光照射下的光催化降解亚硝酸钠为模型反应,以盐酸萘乙二胺显色法测定样品的吸光度,进而得出亚硝酸钠的转化率,并采用BET、XRD和IR对催化剂进行了表征。结果表明,500℃焙烧的TiO2催化剂比表面积为42.5 m2/g,平均孔径为5.8 nm,热稳定性好。400℃焙烧2 h的TiO2尚存在一定量的无定形相TiO2,500℃焙烧的TiO2完全转变为锐钛矿型TiO2,700℃时完全转化为金红石相。本实验最佳的反应条件为:TiO2(500℃,2 h)催化剂0.2 g,100 mL 0.125μg/mL亚硝酸钠溶液中,紫外光降解150 min,亚硝酸钠的降解率为100%;添加适量浓度的H2O2溶液,可促进亚硝酸钠溶液的转化。     

高度有序TiO2纳米管阵列的制备及其光催化性能研究

室温下在NH4F、乙二醇的混合溶液中采用阳极氧化法在纯Ti片表面得到一层结构高度有序、分布均匀、垂直取向TiO2纳米管阵列,通过调整阳极氧化工艺条件可实现对其结构参数(如管径、管壁厚度、管长等)的有效控制;对TiO2纳米管阵列进行扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)检测;测试了TiO2纳米管降解甲基橙的光催化性能。结果表明:在优化条件下制备得到了高密度排列的TiO2纳米管阵列;在500 W高压汞灯照射40 min后,初始摩尔浓度为20 mg·L-1的甲基橙在pH=2.0时,降解率达到99.4%,溶液中加入H2O2可以提高TiO2纳米管光降解催化活性。     

水热合成法制备纳米TiO2催化剂及其催化性能的研究

采用水热合成法制备纳米TiO2催化剂,并通过XRD、TEM、SEM、BET、UV-Vis漫反射光谱研究了TiO2的本征性质,以Cr(VI)为目标污染物,考察纳米TiO2的光催化活性,并研究了煅烧温度,溶液pH对纳米TiO2催化剂光催化性能的影响。制备的纳米TiO2材料作为光催化剂光催化还原Cr(VI)离子,结果表明,TiO2-550还原Cr(VI)离子的光催化活件最好,随着pH降低,TiO2-550还原速率显著提高。     

炭吸附La2O3/TiO2复合粉体的制备及其光催化性能研究

采用炭吸附共沉淀法制备了La₂O₃/Ti O₂催化剂,利用TG-DTG、XRD、TEM、UV-Vis等对催化剂进行表征,并考察了不同条件制备的La₂O₃/Ti O₂对可见光催化甲基橙降解效果的影响。结果表明,炭黑的加入可有效阻止粉体在制备、干燥及焙烧过程中的团聚和烧结;在600℃煅烧后得到的粉体结晶度高、颗粒分散均匀、颗粒粒径小。在可见光照射1 h后,炭吸附沉淀法制备的La2O3/Ti O₂对甲基橙的降解率高达92.25%,是普通沉淀法制得的La₂O₃/Ti O₂的3倍,光催化活性显著提高。