共掺杂纳米TiO2光催化剂研究进展

在研究纳米TiO2光催化降解有机物机理的基础上,对纳米TiO2催化性能的影响因素、改性方法及掺杂原理等进行了系统的分析。研究分析表明：共掺杂是提高纳米TiO2光催化性能的有效手段。从而为进一步深入研究纳米TiO2光催化剂的制备及其在可见光条件下对难降解有机物的催化降解性能奠定基础。     

低量La~(3+)掺杂S-TiO_2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La3+/S-TiO2纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La3+掺杂对TiO2纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO2后明显提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,而La3+掺杂S-TiO2后,进一步提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,La3+的最佳掺杂量(相对于TiO2的质量分数)为0.369%;La3+/S-TiO2(ω(La3+)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La3+掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO2晶粒的生长,提高了TiO2的比表面积;XPS分析表明,S、La3+掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S6+形式置换TiO2晶格中的Ti4+;UV-Vis分析表明,光催化剂La3+/S-TiO2比纯TiO2具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO2相比,La3+掺杂TiO2纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La3+掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表...     

不同酸掺杂的聚苯胺复合二氧化钛光催化剂的研究

通过水蒸汽-水解法制备了纳米级TiO2粉体,并通过原位聚合法制备了不同酸掺杂的聚苯胺(PANI)/TiO2复合材料。利用单因素实验验证了盐酸、硫酸、对甲苯磺酸和对氨基苯磺酸四种掺杂酸对TiO2光催化活性的影响。以KBF染料模拟废水为研究对象,考察了PANI/TiO2复合材料在紫外光及可见光照射下降解水中有机物的效果。结果表明,其他单因素相同时,盐酸掺杂的聚苯胺复合二氧化钛粉体效果较好。聚合反应中苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1∶2,反应温度为5℃,反应时间4h。不同酸掺杂的聚苯胺对纳米TiO2光催化剂的改性,显著改善了纳米TiO2光催化剂在可见光条件下的光催化性能,可有效降解KBF染料。     

Zr4+掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

以ZrCl4及TiOSO4为前驱物,用尿素热分解共沉淀法制备了Zr4+掺杂TiO2光催化剂Zr/TiO2,并用XRD, TEM, BET, FT-IR等表征了其物相及光催化性能. 结果表明,Zr4+掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径14~17 nm),比表面积增大,同时有效抑制了TiO2从锐钛矿到金红石的晶型转变;Zr4+掺杂使TiO2表面的羟基数量增加,改善了对苯酚的吸附性能;Zr4+掺杂提高了TiO2的光催化活性,以4%Zr/TiO2作光催化剂,反应100 min后对苯酚的降解率达100%,TOC去除率超过80%.     

硅藻土负载型与改性纳米TiO2的研究进展

掺杂与负载型纳米TiO2以其良好的光催化降解性能和优越的吸附特性,已成为目前最具发展前景的光催化材料之一.本文综述了提高TiO2光催化活性研究方法中的离子掺杂法;介绍了纳米TiO2负载方法,论述了硅藻土负载纳米TiO2光催化剂研究现状,并对其发展前景及存在问题做了展望.     

掺钇纳米二氧化钛光催化降解甲基橙的研究

采用金属钇掺杂改性,以钛酸四丁酯为主要原料,在室温下,利用溶胶-凝胶法制备了Y3+掺杂纳米TiO2光催化剂,通过X射线衍射分析(XRD)方法分析其改性机制;掺钇纳米TiO2光催化剂经太阳光照射后,用分光光度计测量光催化降解反应后甲基橙溶液浓度的变化,考察其光催化活性;研究了掺杂量和焙烧温度对光催化活性的影响。结果表明,Y3+掺杂能有效地抑制锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2的转化,可使纳米TiO2的衍射峰宽化,粒径从80.5 nm降低到42.15 nm,掺杂量为1.2%,焙烧温度在400℃左右时,能够有效地提高TiO2光催化剂光催化活性。     

TiO_2-过渡金属光催化降解有机废水

纳米TiO2掺杂过渡金属离子,能有效提高其光催化活性和反应效率,在处理有机废水等方面具有广阔的应用前景。综述了纳米TiO2的光催化氧化降解机理,纳米TiO2掺杂过渡金属离子的制备方法,掺杂不同金属离子对TiO2光催化性能的影响以及在多种有机废水降解方面的应用等。     

Fe^3＋掺杂纳米TiO2光催化剂的制备及其光催化性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,环己烷为油相,采用微乳液法制备出Fe3+掺杂纳米TiO2,用X-射线衍射(XRD)对纳米TiO2粒径、物相等方面进行了表征.通过光催化降解甲基橙溶液考察了TiO2的光催化性能.甲基橙降解实验结果表明,溶液的pH=2时降解率可达100%;掺杂Fe3+会影响TiO2光催化性能,n(Ti4+):n(Fe3+)=1:0.000 4的TiO2在前10 min降解率高达54.50%,60 min降解率可达93.33%,掺杂浓度增大到一定程度后,降解率反而下降,说明存在较佳掺杂浓度.另外,溶液初始浓度对TiO2光催化性能有一定的影响.     

不同形貌TiO2对氯霉素的光催化降解研究

将浓碱水热法制备的钛酸盐纳米管(TNT),采用二次水热和高温煅烧法制备了不同形貌的锐钛矿相TiO2纳米管(NT)和TiO2纳米棒(NB)光催化剂,通过XRD、TEM、UV-vis漫反射吸收光谱(DRS)对产物进行表征,研究光催化剂对氯霉素的光催化降解性能。结果表明,不同形貌TiO2光催化剂对氯霉素具有不同的催化活性,TiO2纳米管(NT)比TiO2纳米棒(NB)有更好的吸附性能;在高压汞灯辐射下,TiO2纳米棒(NB)对氯霉素的光催化降解效率高于TiO2纳米管(NT)。在高压汞灯下TiO2纳米管(NT)和TiO2纳米棒(NB)对氯霉素的光催化降解过程均遵从Langmuir-Hinshelwood动力学模型。     

金属离子掺杂改性纳米TiO2的能带结构及其光催化性能

为了研究纳米TiO2金属离子掺杂的改性机理,使用Materials Studio软件的Dmol3模块分别对Fe3+、Ag+、Pt4+、La3+4种金属离子掺杂纳米TiO2的能带结构进行分析。分子模拟表明,金属离子掺杂使TiO2的禁带宽度、Fermi能级和禁带偏移发生变化,影响了TiO2的光催化性能。光催化反应表明,Ag+掺杂后TiO2的禁带宽度为1.09eV、Fermi能级为-0.294eV、禁带向下偏移0.28eV,纳米TiO2光催化剂对聚乙二醇模拟废水的处理效果最好。     

纳米TiO2抗菌陶瓷材料的研究

以钛酸丁酯为主要原料，采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2，并通过往釉料中掺入纳米TiO2的方式制成抗菌、自清洁陶瓷。考察了醋酸量、水量对凝胶时间的影响以及TiO2的加入量、掺杂Ag的TiO2的加入量、烧成温度等因素对抗菌、自清洁陶瓷制品的抗菌性能的影响。结果表明，制备纳米TiO2的最佳方案为：在室温、pH为2—3、反应物体积配比为：钛酸丁酯：无水乙醇：水：冰醋酸=5：20：1：1，实验所制得的纳米TiO2为锐钛矿晶型，晶粒尺寸为11-17nm。制备纳米TiO2抗菌、自清洁低温陶瓷的最佳方案为：烧成温度900℃、m釉料：mTiO2=100：5.34时抗菌效果显著。同时，适当的掺杂一定量的Ag有助于提高抗菌性能。     

稀土Y3+掺杂TiO2光催化降解染料废水的研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土Y3+掺杂TiO2,对其进行了XRD分析,以刚果红溶液为目标降解物研究了稀土Y3+掺杂TiO2的光催化性能。结果表明:同等实验条件下Y3+掺杂TiO2比纯TiO2的降解效果好。当稀土Y3+的掺杂量n(Y3+)∶n(TiO2)=0.5%(摩尔比)、焙烧温度600℃、刚果红溶液初始浓度20 mg/L、pH=3、催化剂用量为1.5 g/L时,其光催化性能最佳。反应1 h的降解率可达98.55%。     

在可见光照射下金属离子改性二氧化钛水溶胶对甲基橙的降解

以钛酸四丁酯为前驱物,采用沉淀胶化法制备了TiO2水溶胶,比较了制备方法对TiO2水溶胶性能的影响,并用TiO2水溶胶制备薄膜.采用金属离子Fe3+[1]、Co2+和Ni2+对TiO2水溶胶进行改性,分析离子改性TiO2水溶胶的光吸收性能,发现金属离子与TiO2水溶胶形成了配位化合物.研究了金属离子改性对TiO2水溶胶...     

TiO2@酵母炭复合光催化剂的静电自组装制备及其光催化性能研究

以酵母炭为载体,通过静电自组装法制备负载型TiO2@酵母炭复合光催化剂,利用FE-SEM、EDS、XRD对TiO2@酵母炭的形貌、组成、尺寸和晶型进行分析和表征,并探讨了TiO2@酵母炭光催化性能的影响因素。FE-SEM分析表明,TiO2@酵母炭呈椭球状,长（3.6±0.3）μm、宽（2.5±0.5）μm,粒径分布均匀。X-射线粉末衍射分析表明,TiO2粒子为锐钛矿和金红石晶型。对于甲酚红的光催化降解研究表明,当甲酚红初始浓度为10mg·L-1、催化剂投加量为5g·L-1、溶液初始pH值为5时光催化效果最好,甲酚红的降解率为89.6%。H2PO-4、NO-3、Cu2＋的存在对甲酚红的降解具有抑制作用,而Mg2＋的存在无明显影响。     

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。     

两种负载膜对纳米Fe^3＋/TiO2光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制得的纳米Fe3＋/TiO2分别以玻璃和琼脂糖为负载体,采用浸渍-提拉法制备Fe3＋/TiO2玻璃负载膜,水热合成法制得Fe3＋/TiO2琼脂糖凝胶负载膜,通过降解某制药厂的制药废水,探讨两种负载膜对纳米Fe3＋/TiO2光催化活性的影响及用琼脂糖为载体的可行性。结果表明,两种负载膜中纳米Fe3＋/TiO2的晶相不变,但琼脂糖凝胶负载膜中纳米Fe3＋/TiO2粒子的团聚较少,且不易脱落,重复使用性能高,光催化活性明显较Fe3＋/TiO2玻璃负载膜强,从而显示了琼脂糖为载体的可行性、优越性和实用性。     

TiO_(2-x)N_x/Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)复合材料制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法将TiO2-x N x包覆在长余辉光致发光材料(Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+)表面制备得到TiO2-x N x/Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+复合材料。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对TiO2-x N x/Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+复合光催化材料的结构及表面形貌进行表征,并研究了TiO2-x N x/Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+复合光催化材料对甲基橙溶液的降解性能。     

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。     

溶胶凝胶水热法制备Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2的应用研究

钛酸正丁酯为前驱体、聚乙二醇(PEG-4000)为模板剂,溶胶凝胶水法制备Fe3+掺杂纳米二氧化钛,考察其对苯酚光催化降解性能。在水量2mL、乙醇量45mL、冰醋酸2.5mL、pH值1.5和Fe3+掺杂量0.07%(Fe3+/Ti4+物质的量比)条件下,可得到平均孔径为3.73nm、孔径分布范围2.8~11.4nm、孔容为0.412cm3/g和比表面积为108.794m2/g的Fe3+掺杂纳米二氧化钛粉末,对苯酚降解率达到87.6%,比未掺杂提高了18.3%。     

C/Fe3+掺杂纳米TiO2的制备及其及光催化性能的研究

本实验通过溶胶-凝胶法制备了椰壳纤维活性碳掺杂的纳米TiO2、Fe3+掺杂及Fe3+,C共掺杂的纳米TiO2。并采用TEM、XRD、DSC-TGA、UV-Vis等检测手段对样品进行表征,结果表明经过掺杂的TiO2的吸收带边发生一定的红移。Fe3+掺杂及Fe3+,C共掺杂的TiO2的最佳掺杂量为4%,经过掺杂的TiO2在自然光下的催化效率比未经掺杂的TiO2有明显提升,经过在自然光下120 min的甲基橙模拟降解污水实验,经过掺杂的TiO2最大降解率可达42%。