TiO_2光催化材料掺杂改性的研究进展

TiO2是当前最有应用潜力的光催化材料,但其量子效率低、降解效果不理想、难以充分利用太阳能。选用合适的掺杂组分、制备方法和载体,制备出具有宽光谱响应范围、光量子效率高、易于回收利用的TiO2/载体光催化材料,对实现TiO2的工业化应用具有重大意义。根据半导体能带理论和异质结构的工作原理,研究各种表面改性技术和研制新的光催化剂,将是今后研究的主要方向。     

非金属掺杂改性纳米TiO_2光催化性能研究进展

详细综述了近年来非金属掺杂TiO_2光催化的最新进展,总结梳理了N、C、P、S、B、F、Cl、Br、I及非金属共掺杂元素对TiO_2光催化降解有机污染物的影响,同时对不同掺杂纳米TiO_2晶体结构及光谱响应机制进行了比较和探讨。不同类型非金属元素的原子半径、晶体结构、掺入量都会对改性TiO_2的能级结构和带隙宽度产生差异,进而其对不同有毒有害污染物的光催化性能产生不同影响,需要综合考虑。通过非金属掺杂改变纳米TiO_2的能级结构,增大TiO_2表面的活性点位,提高其光催化性能,实现有毒有害污染物的彻底降解,从而达到净化环境的目的。     

非金属掺杂改性纳米TiO_2光催化性能研究进展

详细综述了近年来非金属掺杂TiO_2光催化的最新进展,总结梳理了N、C、P、S、B、F、Cl、Br、I及非金属共掺杂元素对TiO_2光催化降解有机污染物的影响,同时对不同掺杂纳米TiO_2晶体结构及光谱响应机制进行了比较和探讨。不同类型非金属元素的原子半径、晶体结构、掺入量都会对改性TiO_2的能级结构和带隙宽度产生差异,进而其对不同有毒有害污染物的光催化性能产生不同影响,需要综合考虑。通过非金属掺杂改变纳米TiO_2的能级结构,增大TiO_2表面的活性点位,提高其光催化性能,实现有毒有害污染物的彻底降解,从而达到净化环境的目的。     

La-N共掺杂改性TiO_2光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La、N共掺杂的TiO2光催化剂,以甲基橙为模拟污染物,考察了其光催化活性。结果表明,La-N共掺杂TiO2光催化剂与单掺N的TiO2以及纯TiO2相比,光催化活性有明显提高,当煅烧温度为600℃,添加La的摩尔分数为0.10%时,光催化活性最佳。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。     

无机阴离子掺杂TiO_2薄膜光催化性能及红外光谱分析

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前躯体制备了掺杂钼酸根离子(MoO42-)、钨酸根离子(WO42-)和锡酸根离子(SnO32-)等复杂无机阴离子的二氧化钛光催化薄膜。研究了浓度、掺杂薄膜结构对薄膜光催化性能的影响,结果表明钼酸根离子和钨酸根离子的掺杂都在不同程度上降低了薄膜的光催化性能,而一定浓度的锡酸根离子掺杂能提高薄膜的光催化活性。傅立叶红外光谱分析了它们对纳米二氧化钛表面结构的影响,结果表明SnO32-掺杂后TiO2的晶格振动峰出现明显的宽化,分析认为酸性条件下SnO32-通过热分解产生SnO4,抑制TiO2粒子在热处理过程中生长,有利于形成更细小的晶体,从而提高其光催化活性。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜材料的制备与光催化性能研究

以载玻片为基材,通过溶胶-凝胶技术制备Fe3+离子掺杂的TiO2薄膜。采用甲基橙作为目标降解物,研究Fe3+掺杂薄膜的光催化活性,采用X-射线衍射、扫描电镜和紫外-可见光吸收谱等技术对薄膜相关特征进行了表征。研究表明,当Fe/Ti物质量比为0.25%时,光催化活性最高。经500℃焙烧2h制备TiO2薄膜具有锐钛矿结构,TiO2粒子大小均匀,有孔隙结构。掺杂Fe3+使薄膜TiO2粒子减小,孔隙率增加,而粒子粒径分布不均匀增加,且吸收强度增加吸收边有一定的红移。     

石墨烯复合TiO_2及TiO_2掺杂光催化材料研究进展

本文介绍了TiO_2掺杂、石墨烯复合TiO_2二元和三元光催化材料的研究进展,以期为TiO_2掺杂改性以及TiO_2/石墨烯复合光催化材料的应用提供参考和借鉴。     

改性TiO_2光催化降解LDPE薄膜的研究

以纳米TiO2作为光催化剂,将丙烯酸(AA)接枝到其表面,制备了可降解的LDPE/TiO2-g-PAA复合薄膜,在空气中进行紫外加速老化试验,利用红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)、示差扫描量热仪(DSC)和万能试验机分别对光照前后LDPE及复合薄膜进行分析表征。结果表明,TiO2-g-PAA在复合薄膜中具有较好的亲水性,明显提高了纳米TiO2在LDPE复合薄膜中的光催化活性,光照415 h后LDPE/TiO2-g-PAA复合薄膜的结晶度为26.33%,比纯LDPE薄膜的19.18%明显增大。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

Ni掺杂TiO_2光催化合成氨性能研究

采用溶胶凝胶法制备了金属Ni掺杂的TiO_2。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和固体紫外漫反射(DRS)对所得样品进行了表征,XRD证明了金属Ni均匀掺杂在TiO_2晶格中,并不产生杂质相,SEM和EDX给出样品的形貌并证实了金属Ni的存在,DRS结果证实了Ni掺杂后光吸收能力增强,通过光催化合成氨测试对样品光催化性能进行了评价,结果表明Ni掺杂TiO_2的光催化合成氨性能具有显著的提高。     

金属掺杂TiO_2纳米材料光催化性能研究进展

TiO_2因其具有无毒、廉价、催化活性高等优点被广泛的应用于光催化反应中。但是,由于TiO_2的禁带宽度较大和光量子效率低,影响了TiO_2光催化活性。经实验研究发现,利用微量金属元素取代TiO_2晶格里的钛,通过调整其能带结构,改变电子-空穴复合率和界面电子转移速度等,能有效提高TiO_2对太阳光的利用率,增大其催化活性。通过查阅文献综述了近年来利用金属掺杂提高TiO_2光催化效率的研究成果,指出了目前存在的问题,并对今后的研究提出了展望。将为进一步研究和应用纳米TiO_2提供依据。     

SWCNT掺杂改性对纳米TiO_2光催化的影响

采用气相氧化法制备高纯度单壁纳米碳管(SWCNT)。用溶胶-凝胶法制备TiO2/SWCNT复合光催化剂。利用热重分析和X射线测试手段对样品的热处理过程、晶体结构进行了测试。结果表明,550℃时SWCNT有较好的稳定性,纯度较高;SWCNT的加入抑制了颗粒TiO2的变大;SWCNT的掺杂量(质量比)在0.9%时,光催化活性最佳。     

锌掺杂多孔SiO_2/TiO_2薄膜制备及光催化性能研究

锌掺杂多孔SiO2/TiO2(多孔Zn-SiO2/TiO2)复合薄膜自清洁玻璃以含聚乙二醇的钛醇盐和硅醇盐的复合溶胶前驱体通过浸渍提拉法制备。结果表明,在TiO2薄膜中添加SiO2可抑制TiO2晶粒长大,并提高TiO2薄膜的亲水性;随着聚乙二醇添加量的增加,锌掺杂多孔SiO2/TiO2薄膜的孔隙增多,表面积增大;经500℃煅烧的多孔Zn-SiO2/TiO2复合薄膜中,TiO2主要为催化效率高的锐钛矿相;多孔Zn-SiO2/TiO2复合薄膜表观光催化降解速率明显高于未掺锌多孔SiO2/TiO2薄膜。     

不同离子掺杂TiO_2薄膜及光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法分别制备了掺杂Fe^3＋、Cu^2＋、Zn^2＋、Ce^3＋和La^3＋5种不同离子的纳米级TiO2薄膜,使用TiO2薄膜对亚甲基蓝溶液进行光催化试验。研究表明,在5种掺杂离子中,其La^3＋的掺杂效果最好,当La^3＋的适宜含量为1.8%（质量分数）时,掺杂与未掺杂的XRD图谱基本一致;掺入La^3＋离子使得TiO2的晶粒变小,可抑制晶相向金红石相转变;随着焙烧温度的升高TiO2晶粒逐渐变大,温度为700℃时,其粒径为27.6nm,TiO2为混合晶型（锐钛矿型和金红石型）,其活性最高。     

金属非金属共掺杂TiO_2光催化材料的研究进展

TiO_2作为一种新型环保材料具有广泛的应用前景。针对其缺陷,对比金属离子掺杂、非金属离子掺杂及金属非金属共混掺杂,使用金属非金属共混掺杂改性的方式互补性最大,能弥补单一掺杂的不足,具有更高的光催化活性。     

金属离子掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

以钛酸丁酯为主要原料,在乙醇-水体系中采用溶胶-凝胶法,制备掺杂Li+、Mg2+、Al3+三种金属离子的溶胶前驱体,利用浸渍提拉法制备TiO2薄膜。结果表明,掺杂金属离子的薄膜的最大吸收波长均在300~310 nm处;掺杂Li+、Mg2+的薄膜的吸收光谱发生蓝移,且随掺杂量的增多蓝移现象减弱;掺杂Al3+的发生红移,且随掺杂量的增多红移现象减弱。掺杂Mg2+的吸光性能较好。扫描电镜照片表明试样的表面平整,颗粒均匀。     

稀土掺杂改性纳米TiO2光催化性能

稀土元素掺杂纳米TiO2可以通过改变晶型转变温度、晶粒大小等,提高光催化活性.介绍了近年来国内外利用不同种类稀土元素掺杂对TiO2光催化性能的影响和研究现状.最后指出稀土与其他元素复合掺杂改性TiO2是今后的一个重要研究方向.     

热扩渗法制备C掺杂TiO_2薄膜的光催化制氢性能研究

采用微弧氧化法制备了TiO2薄膜,然后对其进行了热扩渗改性,制备出C掺杂TiO2薄膜(C-TiO2),利用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对上述催化剂进行了表征。分析结果表明,TiO2膜层只生成单一相的锐钛矿,并没有发现金红石相TiO2的特征峰;扩渗温度不影响膜层的晶相组成,扩渗温度超过700℃时膜层表面有附着物,推测为碳的沉积物;通过化学气相热扩渗处理的TiO2薄膜的吸收边发生红移,表明C掺杂TiO2薄膜对可见光有一定的响应。热扩渗温度控制在600℃时制备的C-TiO2光催化产氢速率达到0.224μmol/cm2.h。