TiO_2空心微球的制备方法研究进展

综述了国内外有关TiO2空心微球制备方法的研究进展,包括模板法、Ostwald熟化法、LBL自组装法、喷雾反应法等,介绍了这些方法制备空心微球的基本原理,结合实例举证探讨了上述各种方法的优缺点,展望了这一领域未来的研究热点和发展方向。     

中孔TiO2的制备及光催化降解罗丹明性能的研究

以十六烷基三甲基溴化胺为模板剂,采用溶胶-凝胶法,在溶胶-凝胶制备过程中引入紫外光照辐射,制备出具有一定特殊性能的中孔TiO2材料.采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附-脱附、紫外-可见吸收、漫反射紫外、表面光电压谱等手段对其进行了分析和表征.以紫外灯为光源,通过对水溶性染料罗丹明B的光降解反应,考察了光助中孔TiO2催化剂的光催化活性.     

TiO_2/竹炭复合材料研究(Ⅱ)光催化降解性能

就前文[1]所制备的TiO2/竹炭复合材料对于罗丹明B光降解反应的催化性能进行了研究。结果表明,在紫外灯光照射下,以0.5～1.1g的该复合材料处理25ml的3～10mg/L罗丹明B溶液,均可使其有效降解;最佳降解温度、时间和pH分别为70℃,60min和4.22;该光催化降解反应为一级反应。     

微等离子体氧化法制备TiO2膜的光催化活性研究

用微等离子体氧化法能在钛基体上原位生长多孔TiO2膜,方法简单而且膜层与基体结合牢固.本文研究了反应时间(10、30、60、90min)对所得膜层光催化活性的影响.通过SEM和XRD分析膜层表面形貌和结构,发现随着反应时间的延长,所得膜层微孔增大而且膜层中二氧化钛含量增多.用所得膜层光催化降解罗丹明B,发现当反应时间为60min时,所得膜层具有较高的光催化活性,这归功于所得膜层比表面积增加而且膜层是由以锐钛矿型为主晶相同时含有少量金红石型二氧化钛组成.     

纳米TiO2微球的制备及其光催化性能研究

以四氯化钛为钛源,采用无模板溶剂热法合成了纳米TiO_2微球,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、N_2吸附-脱附等分析方法对样品进行表征,考察水热反应时间对纳米TiO_2微球的形成及光催化降解气相苯的影响。结果表明:纳米TiO_2微球是由锐钛矿相纳米颗粒自组装形成的分级微/纳结构,光吸收出现"蓝移",比表面积高达239.2m~2/g;纳米TiO_2微球的结构参数对其最终的光催化性能影响较大,在水热温度180℃、水热反应时间24h条件下制备的纳米微球表现出最高的光催化活性,其矿化率高于商用P25TiO_2近2倍;纳米TiO_2微球优异的光催化性能得益于其优良的结晶度、相对大的比表面积和丰富的介孔结构。     

TiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用水解沉淀法制备了TiO2微球,并研究了钛酸丁酯与添加剂(PEG400)的摩尔比对生成的TiO2微球的形貌及粒径分布的影响。采用XRD、SEM和FT-IR对合成TiO2微球结构及形貌等进行表征,并以甲基橙溶液为目标降解物,对其光催化性能进行测定。结果表明,添加剂的浓度没有改变TiO2的晶型结构;当PEG400浓度在0.05～0.10mol/L范围时,TiO2呈双粒径分布,随着添加剂浓度增加,大粒径微球数量减少,小微球数量增加;当添加剂浓度增加到0.15～0.20mol/L时,小微球保存下来,大微球消失,其催化性能最强,对甲基橙溶液脱色率最高能达到98.29%,且稳定性好,能重复使用。     

壳聚糖／TiO2催化剂的制备及其光催化降解性能研究

以壳聚糖为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备了具有较高分散性、热稳定性和光催化活性的TiO2-CS粒子。采用傅立叶红外光谱（FT—IR）对产物进行了分析和表征。并考察了CS负载量、产物用量、pH值等因素对光催化降解甲基橙的影响。结果表明：对于100mL浓度为10mg／L的甲基橙溶液,CS负载量为80％时光催化活性最好,该催化剂最佳用量为0．40g：pH值对光催化降解甲基橙有一定影响,在pH为5．0-7．0条件下降解效率较高。降解率随光照时间的增加而增加,最后逐渐趋缓。TiO2-CS光催化剂降解甲基橙的效率比普通TiO2要高。     

TiO2-ZnO复合中空微球的制备及光催化性能

以Ti（SO₄）₂和Zn（NO₃）₂为原料,采用水热法制备TiO₂-ZnO复合中空微球光催化剂。通过FTIR、XRD、SEM、紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、XPS及N₂吸附-脱附等方法对TiO₂-ZnO复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝（MB）为目标降解物,评价TiO₂-ZnO复合中空微球光催化活性。结果表明,TiO₂-ZnO光催化剂具有中空微球结构,粒径为1~2 μm,比表面积为30.46 m2/g。TiO₂的加入可提高ZnO对光的吸收,有效降低电子空穴复合率。在高压Hg灯照射下,TiO₂-ZnO复合中空微球的光催化性能均高于纯ZnO,其中Zn（NO₃）₂与Ti（SO₄）₂摩尔比为1:0.7条件下制备的TiO₂-ZnO复合中空微球样品表现出较好的光催化活性,光照60 min,对MB的降解率可达95.8%,其光催化降解速率是纯ZnO的4.3倍。      

Ag-TiO_2/CNTs的复合及光催化性能

以钛酸四丁酯、硝酸银、碳纳米管为原料,通过溶胶-凝胶法制备了系列不同碳纳米管含量和热处理温度下的掺银TiO2颗粒/碳纳米管(Ag-TiO2/CNT)的复合催化剂,以甲基橙为目标降解物考察复合物的光催化活性。利用X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和电子探针能谱仪(EDS)对所制的Ag-TiO2/CNTs复合材料进行了表征。结果表明:掺银TiO2颗粒在碳纳米管上均匀分布,所制复合材料具有较高的光催化性能。不同的热处理温度决定着催化效率的高低,在实验条件下,当热处理温度为600℃时,复合物的光催化活性较高。随碳纳米管含量的增加,催化活性逐渐增大,当碳纳米管的负载量在3.5%(碳纳米管/TiO2,重量百分比)时,催化活性达到最大值,超过该比例时,催化活性反而呈下降趋势。在600℃、碳纳米管负载量3.5%时,复合物光催化活性最高,降解率达90%以上。     

氮掺杂TiO_2中空复合微球的制备及可见光光催化性能

为了提高TiO2的可见光光催化性能,以微米级聚苯乙烯微球为模板,钛酸四丁酯为前驱体,三乙胺为氮源,采用静电吸附自组装法制备了粒径为1.20μm、壳层的厚度约为30nm且球形形貌良好的氮掺杂TiO2中空复合微球,采用SEM、XPS、XRD和紫外-可见分光光度计研究了其结构及光催化性能。结果表明:氮进入TiO2晶格内取代了部分O并改变了晶格中Ti和O的化学状态,但对TiO2晶型结构没有明显影响;氮掺杂后的TiO2中空复合微球禁带宽度变窄,氮掺杂TiO2中空复合微球不仅在紫外区有较强的光吸收能力,在可见光区也表现出较强的光响应性,对甲基橙的光催化降解率较Degussa P25型纳米TiO2的明显增强。研究结果对TiO2在光催化领域的应用具有理论指导意义。     

PTF敏化TiO_2中空微球的制备及可见光催化性能

分别以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球和9-苯基-2,3,7-三羟基-6-荧光酮(PTF)为模板和敏化剂,将水热法与浸渍法相结合,合成了一种新颖的染料敏化TiO2中空微球(PTF-h-TiO2)。通过SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis DRS等技术对样品的结构形貌进行表征。以亚甲基蓝(MB)、氯霉素(CAP)为模型反应,分别考察了水热时间、水热温度、模板添加量和煅烧温度对h-TiO2光催化性能的影响,并评价了h-TiO2和PTFh-TiO2的紫外-可见光催化活性。结果表明,当模板添加量为5%(质量分数),水热时间6 h,水热温度120℃及煅烧温度500℃时,h-TiO2具有优异的紫外-可见光催化活性,由此制得的PTF-h-TiO2微球具有良好的可见光催化活性。在氙灯(150 W,400 nm)照射下,PTF-h-TiO2催化降解10 mg/L MB溶液,50 min,其降解率可达98.1%;降解20 mg/L CAP,120 min,其降解率达86.9%。     

TiO2@SiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用模板法以钛酸丁酯为钛源,SiO2为模板球,制备出了TiO2包覆SiO2微球。利用SEM、TEM、XRD、EDS对样品形貌、结构和成分进行了表征分析,并测试了样品的光催化性能。结果表明TiO2@SiO2微球的光催化性能优于用相同方法制得的TiO2的光催化性能,当使用TiO2@SiO2微球为光催化剂时,在光照180min后甲基橙的降解率达到82%,而相同方法制得的TiO2为56%,较后者提高了26%,具有良好的光催化活性。     

TiO2膜/硅胶复合微球的制备及光催化性能

采用硅胶微球为载体,以TiO2溶胶为涂膜液,制备TiO2膜/硅胶复合微球,用XRD,FT-IR和显微镜等对催化剂的物相、形貌行了表征,并考察其对甲基橙溶液的光催化降解性能.结果表明:TiO2膜和硅胶微球之间存在化学键合作用,涂膜5层微球粒径为0.5～3mm,呈白色,水溶液中透明,是理想的光催化材料.其光催化性能随涂膜层数和催化剂用量的增加而增大,涂膜的5层微球甲基橙降解率可达85%.     

还原氧化石墨烯@Ag2O改性TiO2基复合材料的制备及其可见光催化性能

制备了还原氧化石墨烯（rGO）@Ag₂O共同改性TiO₂基复合材料（rGO@Ag₂O/TiO₂）,并研究了其可见光催化性能。结果表明,三元复合材料rGO@Ag₂O/TiO₂的可见光催化性能远优于一元纳米TiO₂和二元rGO/TiO₂、Ag₂O/TiO₂复合材料,当可见光照射120 min后,溶液中约100%的罗丹明B分子被rGO@Ag₂O/TiO₂降解。rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料可见光催化效率的提高主要源于窄带隙半导体Ag₂O和高电导率材料rGO的引入,使形成的rGO@Ag₂O/TiO₂三元复合材料具有强的可见光吸收能力和光生电子空穴对分离能力。     

介孔电气石/TiO2复合材料的制备及其模拟太阳光光催化性能

采用一步溶胶-凝胶共缩合结合溶剂热合成技术制备出一系列介孔电气石/TiO₂复合材料,表征了复合材料的相结构、形貌、孔隙率、光吸收性质以及组成结构.结果表明:制备的电气石/TiO₂复合材料具有纯锐钛矿晶相、均匀的介孔结构、较大的比表面积(205~242 m²·g^-1)、均匀的孔径分布(3.4~3.8 nm)以及较低的带隙能(3.0 eV).在模拟太阳光照射下,电气石/TiO₂复合材料可以被成功地应用于水中有机污染物罗丹明B和诺氟沙星的降解.降解动力学研究表明:电气石的掺杂提高了TiO₂的光催化量子效率,降低了TiO₂的带隙能.对罗丹明B的降解,电气石掺杂量为1wt%~5wt%的电气石/TiO₂复合材料表现出比纯TiO₂更高的降解速率,对诺氟沙星的降解,电气石/TiO₂复合材料的降解速率高于纯TiO₂的.     

煅烧温度对TiO_2中空微球光催化性能的影响

以分散聚合法制得的单分散阳离子聚苯乙烯（PS）微球为模板,钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法在模板表面包覆TiO2壳层,并在不同煅烧温度下制备了晶相结构不同的微米级中空TiO2微球。采用TEM、SEM、FT-IR、XRD、UV-Vis DRS对样品的微观结构、相态组成及光催化性能进行了表征。结果表明TiO2中空微球平均粒径达到1.23μm,壳层厚度约为30nm;随着煅烧温度增加,锐钛矿晶粒尺寸会增加,并在700℃时出现混晶结构;在500℃煅烧得到的TiO2中空微球对甲基橙（MO）降解表现出比P25更好的光催化性能及光催化稳定性。     

V-N共掺杂TiO_2/玻璃珠光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料,研究V-N-TiO_2(V-N-TiO_2)的浓度、V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数、玻璃珠尺寸、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能的影响。采用XRD、EDS、TEM、XPS等测试手段对复合材料的结构和性能进行表征;在100 W汞灯下,以苯酚溶液为目标降解物,对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能进行测定。研究表明:当V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数为4次、玻璃珠尺寸为2~3mm、煅烧温度为400℃和煅烧时间为4.5h时,得到的V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料对苯酚的光催化性能最佳,且单位催化剂对苯酚的降解量略高于V-N-TiO_2。V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料既易于回收,又具有良好的光催化性能。     

Aqueous-phase synthesis of Ag-TiO2-reduced graphene oxide and Pt-TiO2-reduced graphene oxide hybrid nanostructures and their catalytic properties

We demonstrate an aqueous solution method for the synthesis of a Ag-TiO₂-reduced graphene oxide (rGO) hybrid nanostructure (NS) in which the Ag and TiO₂ particles are well dispersed on the rGO sheet. The Ag-TiO₂-rGO NS was then used as a template to synthesize Pt-TiO₂-rGO NS. The resulting hybrid NSs were characterized by transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM (HRTEM), energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, UV-vis spectroscopy, Raman spectroscopy, inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and catalytic studies. It was found that TiO₂-rGO, Ag-TiO₂-rGO and Pt-TiO₂-rGO NSs all show catalytic activity for the reduction of p-nitrophenol to p-aminophenol by NaBH₄, and that Pt-TiO₂-rGO NS exhibits the highest catalytic activity as well as excellent stability and easy recyclability.