铁掺杂TiO2光催化性能研究进展

介绍了铁离子掺杂TiO2光催化剂改性的机理,基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法验证了铁掺杂TiO2光催化改性机理.介绍了铁离子单掺杂和共掺杂TiO2光催化技术的研究进展,并对未来光催化技术研究方向进行了展望.     

N掺杂TiO2材料可见光光催化性能研究进展

概括了最近报道的N掺杂TiO2可见光光催化材料的研究成果，其中包括样品制备的进展、掺杂机理的研究和可见光响应理论的研究。在制样方法方面，分析了不同方法制备的样品在性能上的特点和差异；在掺杂机理研究方面，归纳了目前研究中对N掺杂TiO2机理的不同观点，包括N在TiO2晶格中的位置以及N掺入后对TiO2半导体能级结构的影响；最后详细介绍了几种N掺杂TiO2可见光响应理论。     

掺杂TiO2纳米膜光催化性能的研究进展

针对TiO2在实现清洁能源和净化环境方面的应用及其局限性,对各种类型掺杂TiO2薄膜的光催化性能进行了大量的研究.根据国内外近期在此领域的研究现状,综述了掺杂各种金属离子、非金属离子对TiO2薄膜的光催化活性机理的影响.掺杂主要是通过影响薄膜的晶相组成、能级、可见光响应范围等来改善光催化性能.对于TiO2薄膜,涂膜基体、热处理的制度和气氛等也有重要的影响.     

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。     

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.     

铁掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备铁掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等对Fe-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝（MB）作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺铁量Fe-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Fe-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,铁掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约68nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺铁量与TiO2摩尔比为1∶200条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

Fe、S共掺杂纳米TiO2的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以硫脲和三氯化铁为掺杂剂,制备了Fe-TiO2、S-TiO2和S-Fe-TiO2纳米光催化剂.通过XRD、SEM等方法对掺杂纳米TiO2进行了表征,以甲基橙为模型化合物对纳米TiO2粉体的光催化活性进行了评价.结果表明;纯TiO2、掺Fe-TiO2粉体全部为锐钛矿相,S-TiO2粉体中金红石相占8.1%,S-Fe-TiO2粉体中金红石相占26.9%.S和Fe、S共掺杂引起金红石相变温度的降低.掺Fe的纳米TiO2粉体粒子团聚少,分散要均匀,掺S和Fe、S共掺的TiO2粉体颗粒团聚现象较严重.S-TiO2和Fe-TiO2光催化荆在紫外光和日光灯下光催化活性都较好,而Fe-S-TiO2光催化活性没有提高.     

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.     

Ag掺杂TiO2纳米管阵列光催化性能的研究进展

综述了光催化技术的研究现状、TiO2光催化反应的机理、TiO2纳米管阵列的制备方法、不同银离子掺杂方式以及Ag掺杂对TiO2光催化活性的影响,并展望了Ag掺杂TiO2纳米管阵列的研究趋势.     

N、Fe双掺杂的纳米TiO2制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了N、Fe双掺杂的纳米TiO2光催化材料.借助XRD、XPS对制备的光催化材料进行表征,并通过晶粒尺寸、晶粒比表面积和晶格畸变率等的分析,研究了N、Fe双掺杂对TiO2性能的影响.研究结果表明,N、Fe双掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,明显延缓了TiO2相的转移;N、Fe双掺杂可明显减小晶...     

基于光催化性能的Cu-Ce/TiO_2湿性能

以Cu(NO_3)_2·3H_2O和Ce(NO_3)_3·6H_2O为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备Cu-Ce/TiO_2。探讨Cu-Ce负载量、Cu与Ce摩尔比和煅烧温度对Cu-Ce/TiO_2性能的影响。利用SEM,LPSA,BET和UV-Vis测试Cu-Ce/TiO_2的表面形貌、粒度分布、孔结构和光学性能。结果表明:Cu-Ce负载量3%、Cu与Ce摩尔比1∶1、煅烧温度500℃时,制备的Cu-Ce/TiO_2具有良好的光催化性能与湿性能。Cu-Ce/TiO_2呈近似球体,具有较好的均匀化和分散性,其粒径分布为1202.98~5364.48nm,其中d50为2437.57nm。Cu-Ce/TiO_2具有狭小瓶颈的"墨水瓶"型孔结构,其比表面积为105.55m2/g,孔体积为0.1200~0.1246mL/g,平均孔直径为3.44~4.02nm。Cu-Ce掺杂促使Cu-Ce/TiO_2内部形成新的能级,提高捕获e-和h+的能力,增强光子的利用效率,促使吸收边带发生红移。     

Photocatalytic activity of TiO2-capped ZnO nanoparticles

Using a combined hydrothermal and sol–gel route, TiO₂ -capped ZnO nanoparticles with an average size of 60 nm were prepared. The titania shell was amorphous with a thickness of ~10 nm. Formation of Zn₂TiO₄ phase at higher calcination temperature was noticed. Effects of Ti/Zn molar ratio and coating time on the thickness of TiO₂ shell and the photoactivity of the particles for decolorization of Methylene Blue (MB) under UV lamp irradiation (3 mW/cm²) were investigated. The nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, fourier-transform infrared spectrometry (FTIR), diffuse reflectance spectroscopy (DLS), and atomic absorption spectroscopy. Analysis of the photoactivity results according to Langmuir–Hinshelwood model revealed a two-step decolorization process with a high kinetics rate at the early stage followed by a slower step. The capped nanoparticles synthesized under specific conditions exhibited higher photodecolorization yield and faster kinetics in comparison to the uncoated ZnO and P25-Degussa TiO₂ nanoparticles.     

Synthesis and Photocatalytic Activity of Fe-doped TiO2 Supported on Hollow Glass Microbeads

Nano-Micro Letters - In this paper, Fe-doped TiO2 photocatalyst supported on hollow glass microbeads (Fe-TiO2/beads) is prepared by dip-coating method, which uses hollow glass microbeads as the...     

PT／TiO2复合粒子光催化降解有机污染物的性能

在CHCl3中以FeCl3为氧化剂通过原位化学氧化方法制备了聚噻吩/二氧化钛(PT/TiO2)复合粒子。通过X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(DRS)分析,分别研究了PT/TiO2复合粒子的结构和光响应特性。结果表明,复合粒子是由PT包裹在TiO2粒子表面而形成的具有核-壳结构的粒子;复合粒子能吸收200 nm~800 nm波长的光。分别以甲基橙和苯酚为目标污染物,研究了PT/TiO2复合粒子光催化降解污染物的性能。结果表明,具有一定含量聚噻吩的复合粒子光催化降解污染物的性能优于TiO2。     

离子液体中纤维素/TiO_2复合材料的制备及其性能

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐BMIMCl为反应介质,钛酸丁酯作为钛前驱物,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2,并将其负载在纤维素上,制备纤维素/TiO_2复合材料。采用单因素实验对反应条件进行优化,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外光漫反射(DRS)及热分析仪(TG)对复合材料结构及性能进行表征。以紫外光为光源,研究纤维素/TiO_2复合材料对甲基橙水溶液的光催化降解性能。结果表明:采用离子液体BMIMCl作为反应介质,可在常温常压下制备出高活性的光催化复合材料;TiO_2负载于纤维素后的复合材料对甲基橙的降解率在80min达到97.09%,与未负载的纳米TiO_2光催化剂相比,复合材料对甲基橙的降解率提高了37%。纤维素/TiO_2复合材料重复利用4次后对甲基橙的降解率仍能达到62.66%。     

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。     

GaN/ZnO复合体的制备及光催化性能

首先用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂, 硝酸镓[Ga(NO₃)₃]作为镓源, 采用溶胶-凝胶法制备了GaN粉末。然后通过固相法将GaN粉末和ZnO粉末按不同配比机械混合, 制备成GaN/ZnO复合体。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱 (EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和发致光谱(PL)表征GaN/ZnO复合体的微结构、形貌、成分和发光特性, 并将其作为催化剂进行降解亚甲基蓝水溶液的光催化性能测试。结果表明: GaN/ZnO复合体对比未经复合的GaN和ZnO粉末, 光催化性能有明显的增强。基于一级动力学方程分析, 当GaN/ZnO复合体中GaN粉末和ZnO粉末含量配比为1: 2时, 光催化性能达到最佳, 其速率常数k值为0.11 min^-1。     

高活性Pt／TiO2纳米管的制备及其光催化性能

采用电化学阳极氧化法和浸渍一提拉法成功制备了高度有序的Pt改性TiO2纳米管（Pt／TNT）阵列电极,并运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）、x射线光电子能谱分析（XPS）、紫外可见漫反射光谱（UV—VisDRS）等手段对其进行表征,考察了其光电化学性质,并研究了该电极光电催化降解甲基橙染料废水的催化性能及其稳定性．结果表明,Pt的均匀负载成功地将TNT阵列电极的光响应范围拓宽到可见光区域,光电流密度达到负载前TNT阵列电极的18倍;Pt／TNT阵列电极对甲基橙的降解符合拟一级动力学,其反应速率常数为TNT阵列电极的3倍,这主要归结于Pt与TiO：间的肖特基势垒和纳米管阵列结构带来的较大比表面积、有效的光生电子和空穴的分离与传输和宽的光响应范围．     

RGO/ZnO纳米棒复合材料的合成及光催化性能

采用水热合成法制备ZnO纳米棒及RGO/ZnO纳米棒复合材料。研究不同含量的RGO对RGO/ZnO纳米棒复合材料光催化活性的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子显微镜(FESEM)、光电子能谱仪(XPS)及漫反射紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)检测手段对RGO/ZnO进行表征。结果显示:RGO与ZnO纳米棒成功复合。加入GO的含量不同,获得的RGO/ZnO样品在可见光区域的吸光度值不同。以甲基橙作为模拟污染物的光催化结果表明,RGO/ZnO复合材料具有高的紫外-可见光光降解效率,加入GO与ZnO的质量比为3%时,样品紫外-可见光光催化性能最佳,120min内甲基橙基本可以完全降解;且在波长大于400nm可见光照射下,RGO/ZnO具有一定的可见光活性,180min内其降解甲基橙效率最大可达26.2%。同时,RGO/ZnO具有较好的光稳定性。     

金属掺杂二氧化钛纳米管光催化性能的研究进展

可见光响应范围窄和量子效率低是导致TiO<,2>纳米管光催化活性低的两个主要因素,而用微量的金属元素取代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,可提高TiO<,2>在可见光下的催化活性.综述了近年来利用金属掺杂提高光催化效率的研究成果,并指出目前存在的问题,对今后的研究提出了展望.