微乳液法制备CdS/TiO_2复合材料及光催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/环己烷/正丁醇/水为主要原料,通过反相微乳液法,制备了CdS/TiO_2复合材料。通过场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis-Abs)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,研究了其光催化性能。结果显示:硫化镉对二氧化钛的复合修饰对其表面形貌、晶相组成、紫外吸收带边、元素组成及化合价态均有明显影响。与纯TiO_2相比,CdS/TiO_2的光催化活性明显提高,450 W金卤灯光照80 min,3.3%CdS/TiO_2的光催化效果最好,甲基橙溶液降解率达到96.71%,复合后TiO_2吸收带边出现了一定程度的蓝移。     

溶胶凝胶法制备花生状TiO2及光催化性能

二氧化钛(TiO_2)作为环境友好型催化剂,在光催化中发挥着很重要的作用,是一种重要的光催化材料。以钛酸丁酯(TBT)为钛源,采用溶胶凝胶法在非搅拌状态下制得二氧化钛粉体。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及紫外-可见(UV-Vis)光谱对样品的晶体结构、形貌以及吸光度进行分析测定。试验结果表明,随着煅烧温度的升高,样品由锐钛矿相变为金红石相,形貌也发生了变化;在400℃下煅烧后的样品呈类似花生的形貌,500℃出现了不规则的形状,600℃开始出现金红石相,700℃全部为金红石相和不规则的形貌;以甲基橙为模拟污水,考察样品紫外光照射下降解甲基橙的能力,其中400℃煅烧的样品在光照80 min后甲基橙的降解率达到了91%,光催化性能最好。     

氮掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化活性

以尿素为氮源,钛酸正丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米TiO_2。通过红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱和扫描电镜(SEM)等测试手段对材料的结构和形貌进行表征;以甲基橙模拟有机污染物,研究样品的光催化活性。结果表明,氮掺杂纳米TiO_2为锐钛矿型结构,尺寸均匀,分散性好,对甲基橙染料具有极好的光催化活性,降解率达到97%左右。     

Ti~(4+)掺杂ZnO复合材料的制备及其光学性能研究

以氧化锌(Zn O)和二氧化钛(Ti O2)为原料,采用固相反应法制备了掺杂不同Ti4+摩尔分数(x)的Zn O复合粉体。Zn O复合材料在经过温度为500℃,时间为3 h的煅烧之后,通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱仪、红外光谱仪(IR)和扫描电镜(SEM)对复合材料的结构和光学性能进行了表征。研究结果表明,所有的Zn O复合材料都保持了Zn O的纤锌矿晶体结构,而过量Ti的掺杂则会降低Zn O的结晶度。另外,Zn O复合材料的光学性能因为Ti的掺杂有了很大的改变。复合材料在IR图中的Zn-O的特征吸收峰位置与纯Zn O相比出现了明显的蓝移,且吸收峰随着Ti掺杂浓度的增大而逐渐变宽。与此同时,复合材料的UV-Vis吸光度较纯Zn O显著下降,但禁带宽度随着Ti掺杂浓度的增大而明显增大。当Ti掺杂摩尔分数x=20.17%时,Ti O2能很好的融入到Zn O粉体中,且粉体晶粒较小,结晶质量高,界面颗粒接触比较紧密。     

可见光下掺N附Ag纳米TiO_2的光催化降解甲基橙

采用溶胶–凝胶法制备纯TiO_2和掺氮TiO_2纳米颗粒(N-TiO_2),然后通过光催化还原在其表面附Ag,得到表面附Ag的纳米TiO_2(即Ag/TiO_2)和掺N附Ag纳米TiO_2(即Ag/N-TiO_2),利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、光致发光光谱仪(photoluminescence spectroscopy,PL)、X射线光电子能谱(XPS)以及紫外可见漫反射光谱分析(UV-VIS DRS)对TiO_2及其掺杂改性后的组成和结构、光吸收性能以及可见光下对甲基橙溶液的光催化活性等进行表征。结果表明,所有样品均为锐钛矿型,Ag/TiO_2的平均晶粒度为20.4 nm;N以替代型N-Ti-O、间隙型Ti-O-N(或氧化态Ti-O-N-O)的形式存在于晶格中,银以Ag0形式附着在TiO_2表面;N掺杂抑制TiO_2晶粒的生长,并抑制光生电子与空穴的复合,从而促进TiO_2对可见光的吸收;表面附Ag对TiO_2晶格没有明显影响,但在450~580 nm可见光区产生强烈的表面等离子吸收带并延长至近红外区。TiO_2及其掺杂改性后对甲基橙的光催化效果为Ag/N-TiO_2Ag/TiO_2N-TiO_2TiO_2(或Degussa P25),Ag/N-TiO_2在可见光下对甲基橙(p H=3)进行光催化降解,150 min时降解率达到95%。     

钒掺杂TiO_2粉体的制备及性能

严重的环境和能源问题推动了对以TiO2为主的半导体光催化材料的研究.金属阳离子掺杂TiO2,可以有效地提高光催化材料对可见光的响应及光催化性能.该文作者采用水相法制备以不同比率掺杂钒的TiO2粉体,并用H2SO4溶液浸渍处理,研究掺杂比率对粉体吸收光谱和光催化降解甲基橙的影响.结果表明:钒掺杂可以使TiO2粉体的光波长响应阈值移至600 nm左右,大大提高了TiO2对可见光的吸收;钒的掺杂比率(摩尔分数)为2.5%时,粉体在普通日光灯下照射6h,对甲基橙的降解率达到69%,高于纯TiO2粉体;硫酸修饰则提高了掺杂钒的TiO2粉体的光催化性.     

水热法制备稀土元素复合氧化锌及其气敏性能

采用水热法制备了ZnO粉末和复合不同稀土离子的ZnO粉末,并通过X射线衍射谱(XRD)和扫描电镜(SEM)进行了结构和形貌表征,结果显示,ZnO材料具有六方纤锌矿的结构,稀土离子以氧化物的形式析出,纯ZnO及稀土复合的ZnO均为棒状。由气敏测试结果可看出,Sm离子的复合使纯氧化锌对甲醛、乙醇和三甲胺的灵敏度得到明显提高。Sm2O3-ZnO复合材料对1.0×10-4(体积分数,下同)的甲醛的灵敏度达到58.04,对1.0×10-3的甲醛的灵敏度达到959.60。在7种气体的干扰下,Sm2O3-ZnO复合材料显示了良好的选择性。该材料对甲醛的灵敏度是对丙酮、甲醇和乙醇的灵敏度的4倍左右。另外,Sm2O3-ZnO复合材料在300℃对1.0×10-4甲醛的响应时间和恢复时间分别为17 s和12 s。     

基于二氧化钛复合光催化材料的制备及其可见光光催化性能研究

以溶胶-水热-煅烧法制备Bi₂O₃-TiO₂纳米复合光催化剂,通过XRD、SEM、XPS、比表面积和紫外可见漫反射分析等技术对材料的结构和形貌进行表征。以甲基橙溶液为目标污染物,考察Bi₂O₃-TiO₂光催化氧化效果,研究铋掺杂量、煅烧温度对甲基橙染料降解率的影响。结果表明,相比TiO₂,Bi₂O₃-TiO₂的平均晶体粒径更小;颗粒分布均匀,仅有少量松散团聚现象;Bi₂O₃-TiO₂存在介孔结构,有利于吸收污染物。在制备温度600℃条件下,Bi掺杂量为10%的Bi₂O₃-TiO₂纳米复合材料去除甲基橙的降解效果最优;在Bi掺杂量为10%时,Bi₂O₃-TiO₂的光催化降解效果...     

Ag/AgCl复合粉末的制备及光催化性能研究

AgCl光催化剂可以有效避免纳米TiO_2只对紫外光响应造成的缺陷和不足。围绕Ag/AgCl复合粉体的制备及其对催化降解有机污染物的性能进行研究,采用四种不同的方法制备了Ag/AgCl复合粉体,在波长λ420 nm的可见光下考察了Ag/AgCl复合粉体对甲基橙的降解能力,并探讨了其催化机理。结果发现,催化剂的活性与复合粉体样品的形貌结构有很大关联。以AgNO_3作为Ag源,利用乙醇将部分AgNO_3还原为纳米银颗粒,并利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为高分子保护剂制备出的Ag/AgCl复合粉体表现出良好的可见光催化活性和稳定性,在20 min内几乎将甲基橙完全降解,该光催化剂对甲基橙的一级降解反应常数为4.99×10~(-2)。     

Cu/Ag掺杂TiO_2包覆SiO_2纳米复合材料的结构与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备包覆层厚度约为12 nm的高分散性TiO_2包覆SiO_2(TCS)复合粉末。在此基础上,合成光催化效率显著提高的Cu和Ag掺杂TCS光催化剂。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计和光催化降解甲基橙测试等,系统研究包覆和掺杂对TiO_2结构及光催化活性的影响规律和相关作用机制。结果表明,TiO_2与SiO_2的界面可能以Ti—O—Si化学键联结,并通过影响TiO_2的结晶过程而抑制TiO_2晶粒的长大。通过控制实验条件得到了性能优异的Cu_2O-TiO_2-SiO_2复合粉末,Cu掺杂的作用机制可理解为Cu_2O半导体对TiO_2的修饰,光催化活性的提高与氧空位和Cu_2O有关。相比较,Ag掺杂对TiO_2的禁带宽度影响不大,但吸光强度有较大提高。当Ag掺杂量为1.0%时,光催化降解甲基橙效率达到95.7%。     

自组装TiO_2分级结构材料的制备及性能研究

采用水热法合成了梭形TiO_2分级结构材料,运用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其形貌、结构进行了表征和分析,考察了水热温度、乙酸加入量对TiO_2样品的影响,并研究了其光催化性能。结果表明,所制备TiO_2分级结构材料为锐钛矿相,是由纳米晶自组装形成的梭形结构,水热温度和乙酸加入量对TiO_2形貌影响不大,但对TiO_2晶粒大小有影响。以甲基橙溶液为模拟污染物研究TiO_2样品的光催化性能,在紫外光照射下,表现出良好的光催化活性。     

SrWO4-ZnO复合物的制备及光致发光与光催化性质的研究

采用溶剂热法制备纯的和复合ZnO的SrWO4,利用XRD、TG、PL、ICP和UV-Vis等手段对样品进行表征,研究ZnO含量对SrWO4-ZnO复合物的光致发光及光催化降解次甲基蓝活性的影响.结果表明:适量ZnO的复合引起SrWO4-ZnO复合物PL光谱强度降低,当ZnO复合量为7%时,复合物的PL光谱强度最低,光催化次甲基蓝溶液效率最高.表明复合物的PL光谱与其光催化活性有着一定的联系.     

钆铈修饰氧化锌的制备及其可见光催化性能研究

以离子液体1-庚基-3-甲基咪唑溴盐([C7mim]Br)为反应介质,采用水热法制备钆铈修饰纳米ZnO光催化剂。通过SEM、TEM、XRD、UV-Vis等手段对所制备的样品的形貌、物相和结构进行表征。结果表明,以离子液体[C7mim]Br为反应介质制备的ZnO与(Gd3+,Ce4+)-ZnO均属纤锌矿结构;钆铈修饰则有效抑制了ZnO晶粒的生长,使得光响应范围发生红移,且增强了ZnO的可见与紫外光区光吸收。以氙灯为光源,有机染料活性艳蓝为目标降解物,考察纳米ZnO及(Gd3+,Ce4+)-ZnO的光催化活性。光催化活性测试显示(Gd3+,Ce4+)-ZnO对活性艳蓝的去除率(92.36%)远高于ZnO(52.49%),Gd3+、Ce4+共修饰能够显著提高ZnO的可见光活性。     

原位溶胶-凝胶法制备CoFe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电性能

采用原位溶胶–凝胶法制备xCoFe_2O_4/(1-x)Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3(x为Co Fe_2O_4的摩尔分数,x=0.2,0.3,0.4)复合材料,研究磁性相CoFe_2O_4的含量对Co Fe_2O_4/Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料结构、形貌及铁电性、铁磁性和磁电耦合性能的影响。结果表明,该复合材料中只存在CoFe_2O_4和Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3两相;材料的饱和磁化强度和剩余磁化强度随Co Fe_2O_4含量增加而增大,而饱和极化强度和剩余极化强度随CoFe_2O_4含量增加而减小;当偏置磁场强度为72 k A/m时,0.3Co Fe_2O_4/0.7Bi_(0.5)(Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)TiO_3复合材料的磁电电压系数达11.8 m V/A。     

溶胶-凝胶法合成纳米TiO_2光催化材料工艺性能的研究

以钛酸丁酯为前驱体,聚乙二醇为模板剂,通过溶胶-凝胶工艺合成纳米TiO_2光催化材料。利用XRD、SEM、UV-Vis对试样进行表征,以甲基橙模拟污染源,测试不同煅烧温度下纳米TiO_2样品在紫外光照射下的催化活性。研究结果表明:样品在500、600℃煅烧时为单一的锐钛矿相,当温度升高到700℃时,为锐钛矿相与金红石相的混合相。双相组织晶粒细小,分散有序,形成相对有序的孔道结构,大大提高光催化的性能,最大吸收峰出现在波长432 nm处,吸收速度快,效果好。     

二氧化钛/石墨烯复合材料制备工艺研究

以工业偏钛酸为原料,经过酸解、中和制得正钛酸,然后采用喷雾干燥法制备正钛酸粉末,将制得的石墨烯粉末与其混合均匀,通过煅烧得到了二氧化钛/石墨烯复合材料。利用电子扫描电镜和X射线衍射仪对其结构和形貌进行了表征,并且开展了二氧化钛/石墨烯复合材料在紫外光照射条件下光催化降解甲基橙试验,确定了二氧化钛/石墨烯复合材料制备的最佳工艺参数。在二氧化钛与石墨烯质量比为100∶1,煅烧温度500℃,煅烧时间1 h的条件下制得的二氧化钛/石墨烯复合材料在1 h内对甲基橙的光催化降解率高达88.33%。     

介孔TiO_2光催化材料的制备与性能研究

以钛酸四丁酯为钛源,通过溶胶—凝胶法合成了纳米TiO_2光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见光光度计(UV-Vis)、比表面及孔径分析仪对样品的物相组成、显微结构及光催化性能进行分析测试。研究结果表明:低温煅烧下,纳米TiO_2由单一的锐钛矿相组成,具有一定的团聚现象,尺寸约为20~60μm,随着温度的升高,尺寸变大。当煅烧温度达到600℃时,试样中出现金红石第二相,抑制晶粒长大尺寸约为6~12 nm。试样中产生4~6 nm的介孔孔道,比表面积为136.872 m2·g-1,对甲基橙的降解率达到92%。     

稀土Ce改性TiO_2的制备及光催化降解苯甲羟肟酸的研究

通过溶胶-凝胶法制备Ce改性TiO_2(Ce/TiO_2)复合材料,并以选矿废水中残余的浮选捕收剂苯甲羟肟酸为对象来考察Ce/TiO_2的光催化降解活性;通过多种分析检测手段(X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等)对所合成催化剂的结构、形貌、光吸收等物理化学性能进行一系列表征。表征结果表明:相较于纯TiO_2,Ce的掺杂可以有效抑制TiO_2晶粒的生长,增大改性后Ce/TiO_2的比表面积,从而提高其光催化活性;当掺杂量为0.20%时,其结晶度好、颗粒较均匀、具有较强的光吸收性能。苯甲羟肟酸的降解试验结果表明:当Ce的掺杂比为0.20%、煅烧温度为500℃,光催化活性最强,120 min后,苯甲羟肟酸降解率达90.98%(0.3 g·L-1的Ce/TiO_2),矿化率达82.8%。此外,Ce/TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明Ce/TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

水热法合成Ag_2CO_3/ZnO异质结复合光催化剂及其光催化性能

采用水热法合成了一系列不同Ag2CO3含量的新型Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂,运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)等系列手段对所制备的光催化剂进行了表征,并以紫外光(254 nm)为光源,评价了催化剂光催化降解甲基橙的活性,考察了不同Ag2CO3复合量、不同水热温度对ZnO复合光催化剂反应活性的影响.结果表明,当Ag2CO3含量为2%、水热温度为140℃,复合光催化剂具有最大的光催化活性,降解率达到86.31%.Ag2CO3/ZnO异质结复合光催化剂具有更高的光催化活性主要原因是复合光催化剂对紫外光有很强的吸收能力,适量Ag2CO3能提高光生电子-空穴对的分离效率,并改善催化剂的物理性能.     

石墨烯/TiO2复合材料的制备及其对甲基蓝的降解

光催化降解已成为污水处理领域发展最快的方法。为改善TiO₂的光催化性能,采用溶胶-凝胶法制备石墨烯(GN)/TiO₂复合材料,利用XRD、SEM对样品的微观结构进行表征,研究制备过程中煅烧温度、煅烧时间以及石墨烯含量对GN/TiO₂复合材料光催化性能的影响。结果表明：所制备TiO₂为球状形貌,粒径为70～200 nm,分布在石墨烯的片层和边缘。当煅烧温度为500℃,煅烧时间为20 min,石墨烯含量为5%时对甲基蓝(MB)的光催化降解率最高,为87.21%。此外,研究了GN/TiO₂复合材料对甲基蓝光催化降解的重复利用率,并探讨了光催化机理,结果表明重复使用5次后,对甲基蓝的降解率降低了17.64个百分点。