TiO_2/Ni_3[Si_2O_5][OH]_2复合光催化材料对盐酸四环素的光降解研究

以Ni_3[Si_2O_5][OH]_2纳米管(NNTs)为载体,利用氟钛酸氨((NH_4)_2TiF_6)与硼酸(H_3BO_3)混合液相沉积法制备TiO_2/NNTs复合纳米管。通过TEM、Raman和UV-Vis等手段对样品的形貌、物相和光吸收性能进行了分析表征,探讨了沉积温度对复合效果的影响。以TiO_2/NNTs复合纳米管作为催化剂对水体中盐酸四环素进行降解研究,探究了沉积温度、水体环境(pH值条件)对催化效果的影响。并通过质谱对催化降解产物进行了初步的推断。结果表明,NNTs表面被TiO_2均匀包覆,包覆的TiO_2为锐钛矿相。制备的TiO_2/NNTs在紫外和可见光区有较强吸收,相对TiO_2光吸收范围红移。当溶液pH值为6.5时降解率最佳;降解产物为小分子物质。     

柔性YSZ-TiO_2纳米纤维膜的制备及其光催化性能研究

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为模板聚合物、醋酸锆[(Zr(Ac)_4]为锆源、六水合硝酸钇[Y(NO_3)_3·6H_2O]为稳定剂,通过均质处理的方法在前驱体溶液中加入二氧化钛纳米颗粒(TiO_2-NPs)并利用静电纺丝技术及煅烧工艺制备了掺杂TiO_2-NPs的柔性钇稳定氧化锆(YSZ-TiO_2)纳米纤维膜,并研究了其对亚甲基蓝(MB)的降解效果。研究结果表明:在MB溶液浓度为10mg/L,降解时间为70min,TiO_2-NPs用量为8%条件下,制得的柔性YSZTiO_2纳米纤维膜对MB的降解率最高达到95%,有望应用在污水处理等领域。     

微波辅助法合成纳米CeO2/ZnO光催化剂及其光催化性能研究

采用微波辅助共沉淀法制备了纳米CeO_2/ZnO光催化剂。采用X射线粉末衍射仪、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪以及紫外-可见吸收光谱仪对催化剂样品进行结构表征。以罗丹明B(RhB)为目标降解物对催化剂样品进行光催化降解实验。结果表明:合成的纳米CeO_2/ZnO光催化剂由立方相的CeO_2及六方相ZnO组成,且CeO_2与ZnO较好地复合在一起;该催化剂在紫外区域吸收性能良好。光催化降解RhB实验表明,在质量浓度0.2g/L、pH=8条件下,催化剂光催化性能最佳。     

异质结构的TiO_2/ZnO纳米纤维的制备及光催化性能的研究

以钛酸丁酯、醋酸锌和聚乙烯吡咯烷酮为前驱物,将静电纺丝技术和高温煅烧法相结合,一步制备出异质结构的二氧化钛(TiO_2)/氧化锌(ZnO)纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis对样品进行表征。并以罗丹明B(RhB)为降解模拟污染物测试了紫外光照射下的光催化活性。制得的TiO_2/ZnO-1纳米纤维直径在100~150nm之间,长度在2μm以上,ZnO纳米颗粒均匀分散在TiO_2/ZnO-1纳米纤维表面;在紫外光条件下具有良好的光催化性能,在紫外光光照25min后TiO_2/ZnO-1对RhB的降解率达到100%,而在同样条件下纯TiO_2纳米纤维对RhB的降解率只有70.8%。     

Ta掺杂提高TiO_2光催化效率及对微观结构的调制

采用Ta元素掺杂TiO_2光催化剂,研究掺杂引起的光催化效率变化、微观结构改变和催化剂改性的机制。采用溶胶凝胶法制备不同浓度的Ta元素掺杂纳米TiO_2光催化剂,并通过降解罗丹明B表征其光催化性能。通过X射线衍射、拉曼光谱和X射线光电子能谱分析Ta掺杂纳米TiO_2催化剂晶相、微观结构、元素组成和化合价等。结果表明:Ta掺入纳米TiO_2催化剂后,Ta原子将取代Ti的位置,以Ta~(5+)形式存在于TiO_2晶格中,促进掺杂样品中形成氧空位,可以有效提高电子密度,并抑制光生载流子复合,从而提高催化效率。当掺杂比例n_(Ta)/n_(Ti)为3%时,光催化效率最高,光照2 h对罗丹明B降解率高达83.8%,是未掺杂样品的2倍以上。     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),采用球磨与超声联用技术制备g-C_3N_4二维纳米片。利用X射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征。结果表明:g-C_3N_4二维纳米片具有与体相g-C_3N_4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚。g-C_3N_4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率。以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C_3N_4二维纳米片在可见光下的催化性能。结果表明,球磨超声1h后制备的g-C_3N_4二维纳米片表现出最佳的光催化性能,150min内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C_3N_4的2倍。     

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究

以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳(g-C3N4),采用球磨与超声联用技术制备g-C3N4二维纳米片. 利用X 射线衍射光谱(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光(PL)光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征. 结果表明: g-C3N4二维纳米片具有与体相g-C3N4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚.g-C3N4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率.以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C3N4二维纳米片在可见光下的催化性能. 结果表明,球磨超声1 h后制备的g-C3N4二维纳米片表现出最佳的光催化性能, 150 min 内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C3N4的2 倍.     

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。     

CuO/TiO_2异质多孔纳米结构的制备及其光催化性能

以Cu(OH)_2纳米棒阵列为前驱体,钛酸四丁酯为钛源,采用外向包覆合成法,利用Cu(OH)_2自身热分解产生的微量水分子与负载在其表面的钛酸四丁酯缓慢反应,制备了CuO/TiO_2异质多孔纳米结构,并研究了产物对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能。结果表明,得到的产物薄膜为直径2~4μm的微孔组成的多孔纳米结构,微孔的孔壁由直径500nm左右的纳米棒组装而成。产物CuO/TiO_2异质多孔纳米结构比纯TiO_2纳米结构对RhB有更好的光催化降解性能,这主要是由两方面的原因引起的:一方面,CuO/TiO_2异质多孔纳米结构具有更好的吸附性能和更大的比表面积;另一方面,产物CuO/TiO_2为异质复合纳米结构,异质结的存在能有效地降低光生电子空穴对的复合,从而提高产物的光催化降解效果。     

Zr-TiO_2光催化剂的制备与表征及其性能研究

以钛酸四丁酯为前躯体,硝酸锆为掺杂剂,采用溶胶-凝胶法制备了Zr掺杂TiO_2纳米晶光催化剂(ZrTiO_2),并利用X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)及紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对其结构及物化性能进行了表征分析,探讨了其可能的掺杂机制。XPS结果表明:Zr取代TiO_2晶格中的部分Ti 4+以Zr4+形式存在。XRD和UV-Vis DRS分析表明:Zr掺杂促进了金红石和板钛矿型TiO_2向锐钛矿相的转变,抑制了晶粒的生长,且光吸收带边发生明显"红移"。以罗丹明B为探针分子,研究了Zr-TiO_2的可见光催化活性。结果表明,Zr掺杂量为2.0%(摩尔百分数)时,Zr-TiO_2样品的可见光催化活性最佳。可见光下辐射120min对罗丹明B的降解率可达83%。     

超声水解法制备纳米TiO_2及其光催化性能研究

以钛酸异丙酯为钛源,通过超声水解法制备纳米TiO_2光催化剂。采用X-射线衍射、扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱对所合成的样品进行了表征分析。以甲基橙为降解对象,考察了不同超声功率制备的纳米TiO_2在可见光下的光催化性能。结果表明:超声300W制备的纳米TiO_2结晶度好、颗粒均匀,并且在氙灯模拟可见光下照射3h后,甲基橙的降解率达到62.94%。     

Fe_2O_3-AgBr纳米纤维光催剂的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝技术合成Fe_2O_3纳米纤维,然后采用沉积沉淀法将AgBr颗粒沉积在Fe_2O_3纳米纤维上,制备了Fe_2O_3-AgBr纳米纤维光催化剂。SEM测试表明该材料纤维直径为50~100nm,TEM和XRD结果表明Fe_2O_3-AgBr是由Fe_2O_3和AgBr组成的半导体纳米纤维。同时,研究了该材料的光催化性能。结果表明:在可见光照射下,经过90min后,Fe_2O_3-AgBr纳米纤维光催化剂对罗丹明B(RhB)的降解效率达到了93.25%,且循环测试实验表明,经过4次循环后该材料仍能降解81.6%的RhB,具有较高的稳定性和回收再利用性。     

Bi_2WO_6-NiFe_2O_4磁性可见光催化剂的制备及其性能研究

采用水热法制备Bi2WO6-NiFe2O4磁性可见光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、扫描电子显微镜(SEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对所合成材料进行分析和表征。最后以罗丹明B(RhB)为目标污染物,考察不同pH值条件下,Bi2WO6-NiFe2O4复合可见光催化剂对污染物的降解效率。结果表明,罗丹明B溶液pH值为5时,Bi2WO6-NiFe2O4具有最大降解效率2 h达98%。Bi2WO6-NiFe2O4在外加磁场下能快速的从溶液中分离。     

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。     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

钇或钕掺杂TiO_2纳米纤维的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝技术,以Ti(SO4)2、聚乙烯吡咯烷酮(PVP,Mr=1300000)、稀土氧化物和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为原料,成功地制备了TiO2、Y/TiO2和Nd/TiO2纳米纤维.用XRD、FESEM、TEM和TG-DTA等分析手段对样品进行了表征.XRD分析结果表明,当焙烧温度为550℃时得到纯锐钛矿相RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维,900℃时得到纯金红石型RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维,稀土离子显著降低了TiO2的晶格参数.FESEM分析结果表明,RE/TiO2(RE=Y,Nd)纳米纤维直径约为50nm、长度300μm.以罗丹明B和苯酚为目标降解物,研究了三种催化剂的光催化性能.其中,1.5mol%Y/TiO2光催化剂对罗丹明B的降解效率较高,而1.0mol%Nd/TiO2对苯酚具有较好的降解活性.因此,掺杂不同稀土离子的TiO2纳米纤维对不同降解物的降解能力不同.     

静电纺丝法制备Fe3+/TiO2纳米纤维及表征

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为纤维模板,钛酸四丁酯(Ti[O(CH2)3CH3]4)和Fe3+为前驱体,乙醇为溶剂,醋酸为催化剂,采用静电纺丝法制备不同含铁量的复合纳米纤维Fe3+/TiO2,经500℃煅烧得到以锐钛矿为主的Fe3+/TiO2纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别表征了Fe3+/TiO2纳米纤维的形貌与晶态,计算了样品的晶粒尺寸和锐钛矿所占的比例,并比较了5%Fe3+/TiO2纳米纤维、5%Fe3+/TiO2粉体以及纯TiO2纳米纤维三者光催化降解亚甲基蓝(MB)的效果。研究表明:由静电纺丝法制备的5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化降解效果比相同含铁量的粉体的降解效果好,TiO2纳米纤维比5%Fe3+/TiO2纳米纤维的光催化活性高。     

氧化钛纳米纤维的制备及其硫铟锌复合研究

用静电纺丝技术制备TiO_2纳米纤维,并探讨硫铟锌与其异质复合规律,结果发现,当采用硝酸铟作铟源,半胱氨酸为硫源,去离子水为溶剂时,硫铟锌为立方结构的纳米颗粒,这些纳米颗粒ZnIn_2S_4能均匀生长在TiO_2纤维的表面;而用氯化铟作铟源,半胱氨酸作硫源,去离子水为溶剂时复合得到的ZnIn_2S_4为六方结构的片状花球,这些ZnIn_2S_4花球能均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面。进一步研究发现,当ZnIn2S4和TiO_2的摩尔比为10%时,ZnIn2S4花片能全部生长在TiO_2纳米纤维的表面上,没有额外的花球状硫铟锌出现,说明10%比例是硫铟锌和氧化钛复合的最佳比。     

有序大孔-介孔Au-TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

为提高TiO_2的光吸收和光催化能力,采用原位水热还原法将Au沉积到有序多孔TiO_2上,制备了有序大孔-介孔Au-TiO_2复合材料。材料的光催化活性以在紫外光和可见光辐射下降解罗丹明B来评价。漫反射吸收光谱显示Au-TiO_2复合材料在400~800nm有较强的吸收。在紫外光和可见光辐射下,Au-TiO_2复合材料的光催化活性优于TiO_2。在紫外光下Au-TiO_2-1.9是最高效的催化剂,3h内罗丹明B的降解率达84%,其表观速率常数K是TiO_2的2.8倍。这主要是因为沉积Au纳米粒子能有效促进电荷的分离,提高光催化效率,但过量的Au成为表面电子-空穴复合的中心,反而降低其光催化能力。在紫外光下,罗丹明B的降解反应属于准一级动力学反应,光生空穴是主要的活性物质。阻抗测试显示Au-TiO_2的圆弧半径小于TiO_2,表明电荷传递效率提高,有利于光生电子-空穴对的分离和光催化性能的提高。     

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。