过渡族金属掺杂对TiO2薄膜光催化性能的影响

本文采用溶胶凝胶旋涂法在普通玻璃上制备了掺杂不同Fe3+浓度及不同Zn2+浓度的TiO2薄膜,并对薄膜进行了500℃退火处理。分析讨论不同Fe3+及Zn2+掺杂浓度下TiO2薄膜的光催化性能,得出了铁离子最佳掺杂浓度为0.5%,锌离子最佳掺杂浓度为5%。并利用XRD、SEM、UV-Vis对不同掺杂离子的薄膜进行了对比分析,结果表明:Fe2O3/TiO2和ZnO/TiO2薄膜在可见光范围内均具有很好的光透过性(>80%),ZnO/TiO2薄膜光催化性能略优于Fe2O3/TiO2薄膜,最佳状态下ZnO/TiO2薄膜的光降解率能达到Fe2O3/TiO2薄膜的两倍。     

均匀沉淀法制备ZnO、Fe/ZnO光催化剂

以六水合硝酸锌、九水合硝酸铁和CO(NH2)2为原料,采用均匀沉淀法并且改变实验条件制备了纯纳米ZnO和纳米Fe/ZnO光催化剂。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所有样品进行表征,并对部分样品进行了X射线能谱分析仪(EDS)测试。结果显示所有样品均为六方纤锌矿结构。此外,所有样品均由小颗粒聚集在一起而形成了形状、大小各不相同的团聚物或颗粒膜。而且随煅烧温度和Fe掺杂浓度的改变,Fe/ZnO样品的晶粒尺寸和表面形貌也随之变化。以甲基橙溶液作为污染物,在高压汞灯的照射下进行了光降解实验,实验结果表明:Fe掺杂Fe/ZnO样品的光催化性能相较纯纳米ZnO样品得到了改善。当Fe掺杂量为1.5%时Fe/ZnO样品的光催化性能最好;另外,适当煅烧温度也使Fe/ZnO样品的光催化活性得到了提升,其中最适煅烧温度为500℃。无论是Fe的掺杂浓度还是煅烧温度,适当的Fe的掺杂浓度和煅烧温度都有利于改善Fe/ZnO样品光催化剂的性能。     

Fe3＋掺杂的纳米TiO2的水热法制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯和Fe(NO3)3·9H2O为原料,采用水热法制备了Fe掺杂的纳米TiO2.利用XRD,TEM和UV-Vis对样品进行了表征,并研究了不同催化剂用量和pH值等因素对光催化降解次甲基蓝的影响.结果表明:Fe掺杂的纳米TiO2吸收带红移,吸收强度增大,在碱性条件下具有更好的光催化性能,催化剂最佳用量为1.0g/L.     

Fe掺杂纳米ZnO的制备及其光催化性能研究

以醋酸锌和Fe(NO)_3·9H_2O为原料,采用水热法制备了Fe掺杂的纳米ZnO。利用XRD、SEM等方法对所制得的样品的结构及形貌进行表征,以亚甲基蓝为模拟染料废水,分别考察了反应温度、pH、掺杂比例、催化剂用量和亚甲基蓝pH对其光催化性能的影响。结果表明,在反应温度为150℃,Fe/Zn掺杂比为0.05,pH为11时,催化剂光催化性能较优;催化剂投加量为1.00g/L,亚甲基蓝废水pH为11时,亚甲基蓝的降解率达到93%。Fe~(3+)掺杂到ZnO晶格中。     

流化床化学气相沉积法制备CNT/Fe-Ni/TiO2及其光催化性能研究

以Fe-Ni/TiO2为催化剂,采用流化床化学气相沉积法(FBCVD)在TiO2表面原位生长碳纳米管(CNT),得到CNT/Fe-Ni/TiO2复合光催化剂.通过SEM、XRD、UV-Vis等方法表征其结构和性能,以亚甲基蓝溶液降解为模型考察其光催化性能.结果表明:Fe-Ni/TiO2催化剂在FBCVD过程中,镍主要起到了CNT生长催化活性位的作用;在生长CNT后的复合光催化剂中,比例较低的Fe3+主要作为电子俘获剂,抑制TiO2光生电子空穴的复合;Ni和CNT共同起到将电子迅速地从TiO2中导出,从而降低光生电子空穴复合几率的作用.三者的协同作用显著改善了TiO2的光催化性能.其中Fe和Ni掺杂量分别为0.25mol%和4.75mol%样品的光催化活性较高,生长CNT后得到的复合光催化剂对亚甲基蓝的降解效率较纯TiO2提高约70%.     

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.     

锶、氟双元素改性TiO2光催化材料性能研究

以多孔泡沫镍为载体,采用水热合成法制备了Sr改性和Sr、F共掺杂改性多孔光催化材料,采用XRD、TEM、SEM、FT-IR、UV-vis、XPS对样品进行了表征,并以样品对水中罗丹明B的降解性能为评价指标,对样品的光催化性能进行了评价.样品对水中罗丹明B的光催化降解反应为零级反应.Sr改性样品中生成SrTiO3晶体,TiO2以非晶态存在,光催化性能提高,最佳掺杂量为1.25%.煅烧处理后样品的光催化性能提高,最佳掺杂量为0.25%.0.25%Sr、2.0%F共掺杂改性样品中催化剂主体为锐钛矿型纳米TiO2,其光催化性能优于单一Sr改性样品,500℃煅烧处理使其光催化性能略有提高.     

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.     

离子种类对金属掺杂纳米管TiO_2光催化活性的影响

使用市售Degussa P-25TiO2粉末,采用水热合成法制备了1.0%(原子分数)Ag+、Cu2+、Fe3+、Mn2+和V5+掺杂纳米管TiO2催化剂。结果表明,随着煅烧温度增高,样品的比表面积逐渐降低,锐钛矿含量先增后减,禁带宽度逐渐变窄,变化范围与掺杂金属的种类有关。掺杂金属后,纳米管TiO2催化剂的比表面积略有降低,锐钛矿含量略有增大,禁带宽度变窄。向纳米管TiO2中掺杂Ag+、Cu2+、Fe3+和V5+,催化剂的光催化活性提高,而掺杂Mn2+,光催化活性略有降低。550℃煅烧1.0%Fe3+掺杂纳米管TiO2具有最好的催化效果,其254nm光催化臭氧氧化对腐植酸的去除率为77.4%。     

高效Mn/ZnO-Ag纳米复合光催化体系的简易制备及研究

本研究使用简易高分子网络凝胶法制备了不同Mn含量掺杂的ZnO及Mn、Ag共掺的ZnO纳米光催化剂.在模拟太阳光下通过降解有机染料亚甲基蓝(MB)来研究样品的光催化性能.XRD和SEM证实,Mn的掺入减小了样品的晶粒尺寸,但改善了样品的颗粒分布.通过XPS能谱发现催化剂中存在Mn2+和Mn3+,且随Mn离子掺杂量的增加,Mn3+/Mn2+比例增大.PL光谱显示,Mn/ZnO-Ag体系的发光强度较纯ZnO显著降低,其中当Mn浓度为1％(摩尔分数)时展现出最高效的光生载流子分离.结果表明,Mn掺杂显著增强了ZnO对可见光的吸收,但在一阶光降解动力学方程中并未发现显著的光催化活性提升,而Mn/ZnO-Ag样品在保持较好光学性能的同时大幅提高了ZnO的光催化活性.结合光催化测试结果发现,Mn/ZnO-Ag样品光催化性能的提升与其对可见光利用率的提高、Mn离子间价态变化及Mn离子与Ag粒子间的协同作用有关.这为系统性提升ZnO的光催化活性提供了一种有用的途径.