快速共沉淀法制备Ce掺杂ZnO及其日光催化性能研究

采用氢氧化钠快速共沉淀法制备了Ce掺杂ZnO,以模拟日光催化降解罗丹明B为指标,优化Ce掺杂比例及煅烧温度,考察催化剂套用稳定性和适用性,最后对Ce掺杂ZnO活性机理进行分析。结果表明:Ce最佳掺杂摩尔分数为3%,500℃煅烧2h,对1.0×10~(-5) mol/L罗丹明B溶液40min降解率达到93.8%,6次套用降解率达到90%以上,对仲夏自然阳光和其他染料均有良好的适用性。Ce掺杂降低了光致空穴-电子复合率,有效的提升了光催化活性。     

Ag/ZnO复合中空材料的制备及光催化降解罗丹明B

以脱脂棉纤维为模板,二水醋酸锌和硝酸银为原料,利用模板法制备了Ag/ZnO复合材料,通过SEM、FT-IR、XRD技术对样品形貌和结构进行了分析。在紫外灯照射下,以罗丹明B染料溶液为目标降解物,探究了浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料催化性能的影响。实验结果表明,复合材料保持了模板物的纤维形貌,呈中空结构;浸泡时间和Ag掺杂量对Ag/ZnO复合材料的催化性能影响显著。模板物浸泡2h后于700℃煅烧2h制备的Ag掺杂为1.0%(mol,摩尔百分含量)的Ag/ZnO复合材料对100mL 10mg/L罗丹明B的降解率高达99%,且具有良好的重复使性能。     

铈掺杂氧化锌的制备及发光性能研究

以Ce(NO_3)_3·6H_2O、Zn(NO_3)_2·6H_2O和NaOH为原料通过沉淀法制备了一系列Ce掺杂氧化锌(ZnO)材料,研究了Ce掺杂量、煅烧温度和煅烧时间对ZnO发光性能的影响。并用X射线衍射仪和荧光分光光度计对ZnO材料进行表征。结果表明:ZnO与Ce掺杂ZnO的结晶度均较高,Ce的掺杂没有改变ZnO的晶体结构。在煅烧温度为500℃,煅烧时间为2h,Ce掺杂量(摩尔分数)为2%时ZnO的发光性能最佳。Ce掺杂ZnO材料被波长为350nm的光有效激发,在波长为510nm附近的绿光处出现最强发射峰。     

Bi_2O_3/ZnO复合材料的制备及太阳光处理孔雀石绿的应用研究

以竹纤维为模板,五水合硝酸铋[Bi(NO_3)_3·5H_2 O]和二水合醋酸锌[Zn(OAc)2·2H_2 O]为原料,采用浸渍-热转化法制备一系列Bi含量不同的氧化铋(Bi_2O_3)/氧化锌(ZnO)复合材料。通过热重分析、扫描电子显微镜、X射线衍射等方法对复合材料进行分析表征。以孔雀石绿染料为模拟污染物,在太阳光照射下进行光降解实验,探究了煅烧温度和Bi掺杂量对复合材料光催化活性的影响。研究结果表明:复合材料保持了竹纤维模板物的纤维形貌;煅烧温度和Bi掺杂量对Bi_2O_3/ZnO光催化性能影响显著。600℃煅烧2h制备的Bi掺杂量为2.5%(摩尔分数)的Bi_2O_3/ZnO催化剂对孔雀石绿降解效果最佳,太阳光照射240min后对100mL质量浓度为20mg/L的孔雀石绿降解率可达95.84%。催化剂重复利用4次后对孔雀石绿的催化降解率仍可保持在92%以上。     

氧化锌/铈纳米材料的微波合成及其光催化性能研究

采用微波辐射-焙烧法合成了ZnO/Ce纳米光催化剂,利用X射线粉末衍射、扫描电镜、X-射线能谱和紫外-可见光谱等技术对ZnO/Ce的晶相结构、表面形貌和光催化性能等进行表征。以罗丹明B脱色降解为模型反应,考察不同合成条件对光催化性能的影响。结果表明:最佳条件为2-甲基咪唑和二水合乙酸锌物质的量比为10∶1,微波辐射12min(650W),无水乙醇为溶剂,马弗炉550℃煅烧5h,铈含量为2%,可以得到纯度高、颗粒小、光降解效果好的ZnO/Ce纳米材料。该材料不仅合成时间短,45min内太阳光下对罗丹明B的降解率为97.1%,较纯ZnO提高了26.6%,降解反应过程符合准一级动力学模型。     

Ce掺杂PI/CuO复合薄膜的制备及性能

以聚酰亚胺(PI)为基体,采用离子交换法制备Ce掺杂PI/CuO复合薄膜。考察了不同制备条件对其性能的影响,并进一步研究了Ce掺杂量及离子交换液浓度对复合薄膜的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光能谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)等技术手段对复合薄膜进行表征,并且以亚甲基蓝为模型污染物,根据对亚甲基蓝的降解率评价薄膜的光催化性能。研究结果表明,煅烧温度350℃,煅烧时间4h,Ce掺杂量为10%、离子交换液浓度为0.4mol/L时,光催化效果最好,2h亚甲基蓝降解率可达92.7%,总有机碳量(TOC)去除率78.7%。回收复合薄膜进行二次利用,降解效果良好。     

溶剂热法制备Ag掺杂ZnO纳米棒结构及催化性能的研究

为了提高ZnO的光降解效率,选择贵金属Ag为掺杂材料,通过溶剂热法制备了不同Ag掺杂量(0,1%,2%,3%和4%(摩尔分数))的ZnO纳米棒。通过XRD、SEM、FT-IR和PL等手段对ZnO的晶格结构、微观形貌、光谱性能和催化性能等进行了表征,并研究了Ag掺杂的ZnO纳米棒在500 W氙灯照射下对罗丹明B不同时间段的降解效率。结果表明,Ag掺杂后的ZnO的晶体结构未发生改变,但晶胞体积出现增大、晶格畸变变小;掺入Ag后ZnO逐渐从颗粒球状转变成棒状结构,并且随着Ag掺杂比例的增加,变化趋势更加明显;部分Ag⁺取代了Zn²⁺,导致掺杂Ag的ZnO金属氧键的振动峰出现降低;随着Ag掺杂浓度的增加,ZnO纳米棒的PL强度出现先降低后升高的趋势,3%(摩尔分数)Ag掺杂的ZnO的PL强度最低;Ag的掺杂抑制了电子-空穴的复合,增强了光降解效率,3%(摩尔分数)Ag掺杂的ZnO纳米棒在120 min照射下对罗丹明B的降解效率达到最大值为70.22%。     

Fe、Ce单复合掺杂纳米氧化锌粉体的制备及其光催化性能研究

纳米ZnO材料因特殊的禁带宽度和开放性结构,易掺杂其他金属或者非金属元素,具有良好的催化性能。本文通过溶胶-凝胶法,制备了Fe、Ce单复合掺杂纳米ZnO粉体,对样品进行了表征分析,并以甲基橙为目标降解物,测定了单复合掺杂纳米氧化锌粉体在不同紫外光催化下的性能,考察了紫外灯强度、光照时间对催化效率的影响。结果表明,相比纯的纳米ZnO粉体、Fe、Ce单复合掺杂纳米ZnO的降解效果更好。当催化剂用量为3g/L、在紫外灯30W光照下、光照时间为4h,Fe/Ce共掺杂纳米ZnO材料的降解率可达12.31%。     

燃烧合成法制备的Er-ZnO纳米颗粒及其光催化性能研究

以硝酸锌为锌源,柠檬酸为燃烧剂,采用燃烧合成法制备了掺杂铒(Er)的纳米氧化锌(ZnO)(Er-ZnO),并对样品进行了测试。考察了不同Er-ZnO在紫外光照条件下催化降解罗丹明B的效率。结果表明:制得的ZnO为六边纤锌矿,粒径为50～300nm的多面体颗粒,并组合成多孔块体,Er用量为0.8%(wt,质量分数)的Er-ZnO经700℃煅烧3h后的光催化效果最佳,在Er-ZnO用量为0.5g,紫外光照3h,120mL罗丹明B浓度为0.02g/L,溶液pH=9条件下,对罗丹明B的降解率达到92.4%。     

Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料的制备及其性能

以膨润土为载体,硝酸锌、硝酸铈和氢氧化钠为原料,采用沉淀法制备了Ce掺杂ZnO/膨润土复合光催化材料.利用X射线衍射(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸附仪等对其进行表征,并通过对亚甲基蓝(MB)溶液脱色反应,考察紫外光照射下复合材料的光催化性能.结果表明,复合光催化材料中由于Ce掺杂ZnO的光催化作用与膨润土的吸附性相互协同,显示出优良的光催化活性和稳定性.当Ce的掺杂量为3.0%,同时复合光催化材料的加入量为20 mg/L,MB溶液的pH值为6时,复合光催化材料的性能最优,在紫外灯下照射2 h后,MB溶液的脱色率达到98.6%.     

铁、镉复合掺杂氧化锌纳米粉体的制备及其光降解性能

以ZnCl2,CdSO4,FeCl3和CO(NH2)2为原料采用水热合成法制备了铁镉复合掺杂ZnO纳米材料,并用红外、紫外光谱、XRD等技术对材料进行了表征。以甲基橙为降解底物,以紫外光为光源,探讨了前驱体的干燥温度、干燥时间、煅烧温度、煅烧时间、铁镉的掺杂量以及降解体系pH值对样品光催化降解甲基橙的影响。结果表明:铁、镉复合掺杂制得的改性ZnO粉体属六方晶系,掺杂的铁、镉离子进入了ZnO晶格,没有新相出现,粒子直径在8~9nm;掺杂使得样品红外吸收增加,紫外-可见光谱出现蓝移;在160℃下干燥30min,290℃煅烧1h时所得1.65%Fe-0.39%Cd-ZnO纳米材料的光催化能力最好;在弱碱性条件下,加入质量1g/L时,样品对浓度为20mg/L甲基橙光照2h,其光催化降解率超过85%;甲基橙的光降解遵从一级反应动力学规律。     

Ag~+/HPA/TiO_2复合膜制备及光催化降解染料废水的研究

选择杂多酸(HPA)和磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40))作为无机前驱体,四异丙氧基钛(TTIP)作为钛源,采用溶胶-凝胶和旋涂技术,制备掺杂Ag~+/HPA/TiO_2复合膜。Ag~+掺杂量分别为0.5%(wt,质量分数,下同)、1%、2%、3%和5%,探究对罗丹明B溶液的降解率变化。实验结果表明:Ag~+掺杂量为0.5%、降解罗丹明B溶液为6.25mg/L时,降解率最大,达到87.12%。     

Er3+掺杂TiO2空心球的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、氧化铒、硝酸等为原料, 采用碳球模板法制备了TiO₂: Er³⁺空心球材料, 利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法, 对样品的结构和形貌进行了表征。并利用紫外-可见(UV-Vis)分光光度计考察了TiO₂: Er³⁺空心球材料在催化染料罗丹明B、亚甲基蓝、茜素红、甲基橙的脱色降解过程中的应用性能。系统研究了Er³⁺掺杂浓度、不同离子型染料和染料水溶液的pH等因素对催化降解效率的影响。实验结果表明: 经600℃煅烧3 h制备的TiO₂: Er³⁺为锐钛矿晶型, 空心球结构, 尺寸均匀, 粒径约为120 nm, 比表面积约为60.5 m²/g; Er³⁺掺杂量为0.5mol%的样品对甲基橙染料的催化降解效率最高; 对四种不同离子型染料, 茜素红的催化降解效果显著, 在紫外光照射下, 催化效率较未掺杂Er³⁺的TiO₂提高了约30%。     

棉花纤维素模板制备微/纳米ZnO及光催化应用研究

以棉花纤维素为模板,Zn(CH_3COO)_2·9H_2O为原料,经高温煅烧制得具有纤维素管状结构的ZnO微/纳米材料。通过调整煅烧温度,优化了催化剂的制备工艺。运用XRD、SEM、FT-IR和UV-Vis DRS对催化剂样品进行结构表征,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了该ZnO光催化剂在紫外光照下,不同制备温度对材料光催化性能的影响。研究表明,煅烧温度850℃的样品光催化活性最佳,反应60min对MB的降解率达97%。经过4段循环,光降解率仍维持在86%以上,表明此微/纳米ZnO是一种有效稳定的光催化剂。     

Fe（Ⅲ）-taPc/ZnONWs/SiO2三元复合光催化剂的制备和性能

采用晶种原位形成与水热合成法,在SiO2大孔材料中原位生长出氧化锌纳米线(ZnO NWs)。纳米线是由六方纤锌矿型氧化锌晶体构成,在孔道内呈现无规纳米线团形貌,且分散良好、结构稳定,其直径为15-20 nm。ZnO NWs/SiO2复合能有效负载四羧基酞菁铁(Fe(Ⅲ)-taPc),最高负载量(质量分数)为11.5%。进一步制备出Fe(Ⅲ)-taPc/ZnO NWs/SiO2三元复合光催化剂,通过扫描电镜(SEM)、粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、Raman光谱(Raman)对其进行表征,并以有机染料罗丹明B为目标降解物考察了其可见光光催化降解性能。结果表明,在可见光照射下三元催化剂能快速催化降解罗丹明B,降解反应遵守一级动力学方程。Fe(Ⅲ)-taPc负载量(质量分数)为3.5%的三元复合光催化剂显示出最高的活性,在60 min内使罗丹明B的降解率达到98.6%,ZnO NWs的存在使Fe(Ⅲ)-taPc的光催化活性平均提高77%。6次循环使用后三元复合催化剂的活性没有明显下降,表明催化剂性能稳定,可重复使用多次。     

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。     

不同煅烧温度及气氛制备Gd~(3+)-C~(4+)掺杂TiO_2的光催化活性

为了研究Gd3+、C4+离子掺杂Ti O2粉体的光催化活性,选取不同Gd3+、C4+加入量、煅烧温度、气氛等因素,采用溶胶-凝胶法制备Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体;通过X射线衍射、显微图像观察、表面及孔隙度分析等手段对复合粉体的物相、形貌及光催化活性进行表征。结果表明:Gd3+-C4+掺杂Ti O2复合粉体在N2气氛中经550℃煅烧2 h后,粉体分散较好,Ti O2仍为锐钛矿结构;当Gd3+与C4+的物质的量比为0.06时,复合粉体在太阳光下照射3 h后,对罗丹明B的降解率可达90%。     

Ce掺杂TiO2/SiO2的制备及其光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和掺杂不同含量Ce的TiO2/SiO2复合纳米粒子.并用FT-IR,UV-Vis对样品结构进行了表征,并以罗丹明B(RB)的光催化降解为探针反应,评价了其光催化性能.结果表明,TiO2/SiO2催化剂中形成了新的Ti-O-Si键,Ce的掺杂使TiC2/SiO2光谱响应范围向可见光区拓展.与未掺杂的TiO2/SiO2相比较,掺杂的TiO2/SiO2具有更高的催化性能.Ce掺杂的最佳值为x(Ce)∶x(Ti)=0.0090,光催化剂最佳投放量为30mg.     

Fe_3O_4/Ce~(3+)-TiO_2复合光催化材料的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸铈为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的Ce3+掺杂TiO2溶胶,其凝胶经不同温度煅烧3 h后制得Ce3+掺杂量不同的TiO2粉体。用XRD对TiO2进行了测试对比分析,以紫外光为光源,亚甲基蓝溶液为模拟有机染料废水,研究了TiO2的光催化性能。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的纳米Fe3O4水基磁流体,再与Ce3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性Ce3+掺杂TiO2,研究了其对亚甲基蓝的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,TiO2凝胶热处理温度、Ce3+掺量、TiO2晶型及Fe3O4负载量对亚甲基蓝的光催化活性均有影响。掺Ce3+量为1%,热处理温度650℃的Ce3+掺杂TiO2粉体光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/Ce3+-TiO2对亚甲基蓝的降解率8 h时达到90.3%,磁分离回收率达96.8%。     

溶胶-凝胶法制备Ag~+掺杂Bi_2WO_6及其可见光光催化性能研究

以硝酸铋[Bi(NO3)3·5H2O]和偏钨酸铵[(NH4)6H2W12O40·XH2O]为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Bi2WO6及系列Ag+掺杂Bi2WO6新型光催化剂,通过降解罗丹明B发现当Ag掺杂为0.8%时,催化效果最好;并通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、比表面积测试仪和红外光谱仪等技术对其进行了表征。结果表明:Ag+掺杂前后Bi2WO6均为斜方晶系,无其他杂质相生成。Ag+掺杂Bi2WO6光吸收性能发生红移,改善了其晶粒的分散性且其表面积也有所增加。Ag+掺杂有效提高了Bi2WO6的可见光催化活性,当掺杂量为0.8%(摩尔分数),罗丹明B溶液呈酸性时,135min内对罗丹明B的降解率达到95.40%。