TiO2纳米管的制备及光催化降解亚甲基蓝研究

以TiO2和NaOH为原料,采用水热法制备了TiO2纳米管(titania nanotube,简称TNT),通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、BET比表面积测定等手段对其结构和性质进行了表征.以亚甲基蓝(methylene blue,简称MB)为模型反应物,考察了TiO2纳米管光催化降解MB的效果.研究结果表明,TiO2纳米管是在酸交换后形成的,400℃焙烧时,TiO2纳米管中出现锐钛矿相;制备的TiO2纳米管可有效地降解MB,TiO2纳米管光催化降解MB的效率与其锐钛矿相的含量有关.     

硫掺杂TiO2的制备及其光催化降解次甲基蓝研究

以TiCl4、(NH4)2SO4为原料,采用溶胶-凝胶法制备了硫掺杂纳米TiO2,利用XRD、TEM、FTIR等对样品进行了表征,并将其用于光催化降解次甲基蓝溶液.结果表明:制备的纳米TiO2为锐钛矿晶型,具有超强酸特征,平均粒径分布为10～30nm,S掺杂对TiO2的晶粒长大有抑制作用,经过硫掺杂的纳米TiO2光催化活性明显优于纯TiO2.     

Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的制备及其光催化降解甲基橙的研究

以三嵌段非离子表面活性剂P123为模板,采用水热法制备了Fe3+-SiPO2掺杂纳米TiO2,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等手段考察了Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2的结构与光学特性.实验结果表明:Fe3+、SiO2掺杂进入TiO2的晶格,可获得高纯度锐钛矿相纳米TiO2.Fe3+和SiO2的加入有助于抑制金红石相的形成和晶粒长大,提高了TiO2的热稳定性.Fe3+-SiO2掺杂将TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,提高了纳米TiO2的光催化性能.与纯纳米TiO2相比,Fe3+-SiO2掺杂纳米TiO2光催化降解甲基橙的性能显著提高.     

氟、锌共掺杂TiO_2纳米晶的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氟、锌共掺杂TiO2纳米晶光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相,平均粒径约16nm。掺杂后,样品光吸收性能未得到显著改善,但其光催化活性却得到显著提高。掺杂离子F-有利于光催化反应过程中羟基自由基的形成,样品光催化活性因而得到显著提高;共掺杂样品中,随着Zn掺杂量的增加,样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势,Zn掺杂量为2%时,共掺杂样品的光催化性能最佳。     

Cu、N共掺杂纳米TiO_2制备及光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2,并利用XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等技术进行分析,以二甲酚橙为目标降解物对光催化活性等进行了研究。结果表明,纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2均为锐钛矿晶型,掺杂使得晶粒尺寸变小,吸收阈值红移,使其可见光吸收率比未掺杂的纳米TiO_2有了很大提高,最终导致其光催化降解二甲酚橙的活性得到显著增强。     

Yb,N共掺杂TiO_2光催化剂的制备及可见光下降解亚甲基蓝的研究

采用微波辅助溶胶-凝胶法制备了Yb,N共掺杂的纳米(Yb,N)-TiO2光催化剂,通过XRD、XPS、UV-Vis-DRS、PL等对(Yb,N)-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同Yb掺杂浓度的(Yb,N)-TiO2对MB的光催化降解效果。结果表明,Yb和N的掺入减小了TiO2的禁带宽度,降低了光生电子-空穴对的复合,使其吸收光谱的阈值波长红移至可见光区,提高了TiO2的光催化活性。当p H值=1.5、m(H2NCONH2)=10 g、热处理温度为650℃、n(Yb)∶n(Ti)=0.005时,(Yb,N)-TiO2粉体在普通日光灯下对亚甲基蓝在5 h内的光催化降解效率达93.55%,明显高于同等条件下P25的降解率45.72%。     

Sm掺杂TiO_2薄膜的制备及处理农药废水研究

TiO2用于治理环境污染是当前的热点问题之一。本文采用溶胶-凝胶法制备了稀土元素Sm掺杂的TiO2光催化薄膜,并对薄膜进行了X射线衍射和扫描电子显微镜表征,将制得的TiO2薄膜用于降解农药废水而对其光催化活性进行评估。研究结果表明,当稀土元素Sm掺杂量为0.3%、镀膜层数为3层,烧结温度为500~550℃,煅烧时间为2 h时薄膜具有较好的降解率。薄膜降解乐果废水表明,在太阳光照条件下薄膜具有很高的光催化活性。     

Er-Ce共掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Er-Ce共掺杂的TiO2纳米粉体，并以亚甲基蓝溶液为目标降解物研究了掺杂纳米TiO2粉体在紫外光作用下的光吸收和光催化性能。采用TG-DTA、XRD和TEM等测试技术对样品的晶型、形貌和粒径尺寸进行了表征。结果表明，Er-Ce共掺杂的TiO2粉体最佳热处理温度为550℃，结晶完整、主晶相为锐钛矿型，平均粒径约为20nm；掺杂可使TiO2吸收带发生红移，光催化性能增强；共掺杂体系的最佳量为n（Er）：n（TiO2）=0．1％，n（Ce）：n（TiO2）=0．05％。此掺杂量的TiO2粉体对亚甲基蓝有良好的降解效果，反应2h降解效果达到92．37％，优于同等条件下制备的未掺杂的纯TiO2粉体。掺杂复合光催化剂对亚甲基蓝的降解遵循一级动力学方程。     

模板合成法制备TiO_2:Eu~(3+)纳米管及其发光特性研究

以碳纳米管做模板,在不利用任何表面活性剂或催化剂情况下,通过溶剂热法成功合成均匀的TiO2:Eu3+纳米管。X射线衍射结果表明,该产物是TiO2的一种纯锐钛矿相。扫描电子显微镜及透射电子显微镜图像显示,所得到的TiO2:Eu3+纳米管在大小及分布上是均匀的,管壁的厚度约为8nm。提出了该纳米管可能的形成机制。发光光谱表明,由于5D0→7F2间的转换,TiO2:Eu3+纳米管会在612nm发出红光。此外,因为制备容易而且成本较低,这种合成路径还有望用来制备其他的一维无机纳米材料。     

纳米Ni-TiO2光催化剂的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了过渡金属Ni掺杂纳米TiO2光催化剂(Ni-TiO2),采用XRD、纳米粒度、UVVis和PL对其进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了Ni掺杂量以及热处理温度对NiTiO2性能的影响。结果表明:当pH=2.5、n(Ni)∶n(Ti)=1%、热处理温度为500℃时制备的样品在普通日光灯下、5h内对MB的光催化降解率达到92.54%,明显优于Degussa P25在相同条件下的降解率(50.69%)。     

SiO2纳米纤维的制备及其对亚甲基蓝染料的吸附性能

以溶胶-凝胶法为基础,通过静电纺丝方法制备PVP/SiO2复合纳米纤维膜,经600℃高温煅烧得到SiO2纳米纤维膜;利用扫描电子显微镜(SEM)观察了SiO2纳米纤维膜的结构形貌;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实了SiO2纳米纤维的形成;通过X射线衍射(XRD)对SiO2纳米纤维的晶型及晶粒大小进行了分析。通过对其亚甲基蓝染料的吸附,研究了SiO2纳米纤维膜的吸附性能。结果表明制备的SiO2纳米纤维形貌稳定,并对亚甲基蓝染料具有良好的吸附性能。     

太阳光下Cr~(3+)掺杂TiO_2复合微粒光催化性能研究

利用酸催化的溶胶一凝胶法成功地合成了一系列不同CP3+掺杂量(x=0.01%～10%)的TiO2复合光催化剂(Cd3+/TiO2).在太阳光条件下,以亚甲基蓝溶液的光催化降解对复合材料的光催化性能进行了表征,并考察了催化剂投加量、Cr3+掺杂量和溶液pH值等因素对光催化降解反应的影响.结果表明,亚甲基蓝溶液在复合微粒上的光催化降解反应遵循Langmuir-Hinshelwood动力学模型,在催化剂投加量为lg/L、Cr3+掺入量为0.3%和pH=7时,Cr3+/TiO2复合微粒光催化活性达最佳,测得表观反应速率常数 K为7.27×10-3 rag(L·min)-1,t1/2为95min,反应4h后亚甲基蓝的降解率可达79%,与纯的TiO2相比较,反应速率提高了2倍,降解率提高了20%.中性或碱性条件下有利于亚甲基蓝溶液的光催化降解.     

纳米TiO2稀土元素掺杂改性与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备纳米材料,以钛酸丁酯为前驱体,冰醋酸为螯合剂,通过水解缩聚作用制备纳米TiO2,掺杂稀土元素Ce对纳米TiO2进行改性,运用热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和光吸收等手段,研究了不同掺杂量对TiO2相变和光催化活性的影响,确定了最佳的掺杂量和热处理温度。     

纳米Ag@SiO_2/TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究

利用改进的Stber法在银核表面包覆一层SiO2,制备核-壳结构Ag@SiO2,然后以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备出Ag@SiO2/TiO2复合光催化剂。应用XRD、TEM,UV-Vis和荧光光谱仪对样品进行表征。以亚甲基蓝作为降解模型化合物,研究所制备Ag@SiO2/TiO2复合材料的光催化性能。结果表明,由于贵金属Ag的存在,大大提高了TiO2的光催化效率;而Ag@SiO2结构,使得Ag的等离子共振峰明显向长波方向移动,与TiO2复合后,拓宽了TiO2的光谱响应范围,从而提高对可见光的利用率。     

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。     

La3+-Pr3+共掺杂纳米TiO2粉体的光催化性能

以钛酸四丁酯(TBT)为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和La³⁺-Pr³⁺共掺杂复合粉体(La³⁺-Pr³⁺/TiO₂), 采用XRD、 UV-Vis和TEM等测试手段分析了在紫外光照射下, 以降解甲基橙为探针反应研究其可见光催化性能。结果显示: 所有样品均为锐钛矿相纳米TiO₂, 稀土元素镧和镨掺杂后TiO₂特征衍射峰宽化, 强度降低; 与纯TiO₂、 镧掺杂TiO₂与镨掺杂TiO₂相比, 光催化剂La³⁺-Pr³⁺共掺杂TiO₂颗粒的粒径更小, 比表面积更大, 光吸收边红移程度更显著; 与未掺杂和单一掺杂的TiO₂相比较, 共掺杂的TiO₂具有更高的可见光催化性能。当La³⁺与TiO₂和Pr³⁺与TiO₂的摩尔比分别为1.0%和0.2%时, 可见光催化性能最好。可见光催化性能的提高归因于镧和镨的协同作用。     

氮掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验。结果表明:样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氮掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400~470 nm。光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能。     

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.     

铁掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe3 的纳米TiO2微粒,采用X光衍射仪对粉体进行了表征.以甲基橙为目标降解物,研究了Fe3 掺杂纳米TiO2光催化性能.结果表明,掺杂适量Fe3 能够提高TiO2的光催化活性,当Fe3 的掺入量为摩尔比0.41%时催化活性最高.以紫外灯为光源,降解初始浓度为20mg·L-1的250mL甲基橙溶液,催化剂0.41%(摩尔分数)Fe3 -TiO2投加量为0.5g时,甲基橙的光催化降解效果最好.     

可见光诱导型含硒离子源掺杂的纳米TiO_2的可控制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,分别以三乙醇胺和亚氨基二乙酸为水解抑制剂,合成了掺杂SeO2-3离子源不同含量的纳米TiO2,并在可见光范围内对孔雀石绿(MG)进行光催化活性评价。结果表明,SeO2-3离子源掺杂能够有效地提高纳米TiO2的光催化性能,并且确定了不同条件下合成的纳米TiO2的最佳掺杂含量和反应条件。对掺杂的TiO2进行了紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、傅里叶变换红外(IR)、X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、光电子能谱(XPS)以及氮物理等温吸附(BET)等系列表征,揭示了催化剂的表面性能、电子结构、脱水性能、吸附性能、结晶程度、晶相结构等多方面协同作用是SeO2-3离子源掺杂的TiO2具有最高的光催化活性的原因,该研究可能为新型高性能光催化材料的发展提供理论基础与应用支撑。