N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis DRS对样品进行了表征。结果表明：N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区。较佳制备条件是：n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。     

钇掺杂有序多孔TiO2薄膜的制备与可见光催化性能

采用胶体晶体薄膜为模板,利用溶胶–凝胶法制备了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜,通过Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外–可见光谱表征样品的结构和形貌,并以甲基橙为模型化合物研究了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜材料可见光催化性能。结果表明：钇掺杂有序多孔TiO2薄膜规整致密,晶型为锐钛矿型,样品中钇元素含量约为1.2%。钇掺杂使得TiO2吸收光红移至可见光区,钇掺杂有序多孔TiO2薄膜可见光催化性能好于未掺杂有序多孔TiO2薄膜。     

静电纺丝制备TiO2纳米纤维的光催化性能

纳米TiO2材料在光催化、抗菌等方面有着广泛应用。采用尺寸为20～30nm的TiO2颗粒与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的醇溶液混合制得纺丝液,通过静电纺丝技术与烧结工艺,制得TiO2纳米纤维。采用能谱仪、X射线衍射、扫描电子显微镜和投射电子显微镜等分析手段对样品进行了表征,与采用溶胶–凝胶结合静电纺丝技术得到的TiO2纳米纤维进行了形貌对比,并通过亚甲基蓝降解实验研究其光催化性能。结果表明：以TiO2纳米颗粒为原料通过静电纺丝技术制备的TiO2纳米纤维,主要为多晶相的锐钛矿结构,直径为150～250 nm,长度大于20μm,与溶胶–凝胶结合静电纺丝技术制得的TiO2纳米纤维相比,直径分布更为均匀。在紫外光照射90min时,对浓度为4mg/L的亚甲基蓝溶液的分解率为72%,具有较好的光催化效率。     

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%。     

C掺杂TiO2光催化剂制备及降解空气中甲醛研究

论文以葡萄糖为碳源,采用水热法合成了C掺杂的二氧化钛,并使用XRD表征了C-TiO₂催化剂的结构;以空气中VOC气体甲醛为降解对象,研究了外部环境对C-TiO₂催化剂光催化性能的影响。结果表明,C-TiO₂催化剂对甲醛的去除率可达95%,高于纯TiO₂。提高温度有利于C-TiO₂催化剂对甲醛的降解,增加甲醛初始含量不利于甲醛的分解,粒径过大会抑制C-TiO₂催化剂对甲醛的去除,当催化剂涂敷量为10 g/m²时,甲醛去除率为佳。XRD表征发现,C-TiO₂仍然为锐钛矿二氧化钛。     

多孔硫、氮共掺杂TiO2的制备及连续流动可见光光催化活性

以聚合物凝胶为模板,硫酸氧钛为钛源,合成了多孔硫、氮共掺杂TiO2可见光光催化剂。利用XRD、FE-SEM、TEM、UV-vis和XPS等方法对样品的结构、形貌、可见光吸收及掺杂元素的化学形态进行了表征。结果表明掺杂TiO2为锐钛矿相结构,其网状骨架是由介孔和大孔组成,组成大孔的壁厚在100～300 nm之间,大孔的孔径约为300 nm,有少量的Ti-S、Ti-O-S、O-Ti-N键存在于样品中。连续降解废水中亚甲基蓝溶液结果表明:该方法合成的多孔、自支持的硫、氮共掺杂TiO2可见光光催化剂,具有高效耐久的特性。     

硼氮共掺杂TiO2粉末制备及光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备硼氮共掺杂TiO₂光催化剂,利用X射线衍射、X射线光电子能谱及紫外-可见光漫反射光谱手段对制备的催化剂进行表征。结果表明,硼和氮均以间隙方式进入TiO₂晶格中,形成Ti-O-B、Ti-O-N和Ti-O-B-N结构,提高了催化剂活性;B-N-TiO₂吸收带边明显红移,表明催化剂对可见光吸收增强。可见光降解甲基橙结果表明,B-N-TiO₂的活性明显高于B-TiO₂和N-TiO₂,说明硼氮共掺杂改性对提高TiO₂可见光活性具有协同作用。     

V掺杂TiO2纳米粒子的制备及其光催化研究

溶胶-凝胶法制备5at.%V掺杂的TiO2和纯TiO2,然后在500℃煅烧6h。XRD谱图显示,样品均是锐钛矿型TiO2,还有一些无定型成分,平均晶粒大小分别为6.8nm和9.7nm。TEM照片显示的纳米粒子大小分别在8.0~18.7nm和21.6~30.2nm范围内,比XRD计算结果大,这是因为样品未能充分分散所造成。EDS谱图显示V的掺杂量是6.5at.%,红外光谱也证实V元素的存在。拉曼光谱表明,V元素均匀地分散在TiO2中。Rh.B的光催化降解实验表明,V掺杂TiO2的光催化效率比纯TiO2低,这是由于较高的掺杂浓度导致电子-空穴复合中心增加,从而降低光催化效率。     

钒掺杂TiO2纳米纤维的制备及其光催化性能

以体积比为1∶2的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮为溶剂、钛酸四丁酯[Ti(OiPr)4]和氯化钒[VC13]为前驱体、醋酸纤维素(CA)为模板,采用静电纺丝法制备了V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维.将V-TiO2/醋酸纤维素纳米纤维用0.1 mol/L NaOH/乙醇溶液水解得到V-TiO2/纤维素纳米纤维.在500℃煅烧V-TiO2/纤维素纳米纤维5h,得到直径为(200±53)nm的V-TiO2纳米纤维.利用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和紫外-可见漫反射光谱对纤维形貌、物相和结构进行了表征.以染料罗丹明B为目标降解物考察了纤维的光催化活性.结果表明:掺杂少量V后,TiO2对紫外光的最大吸收峰和吸收带边发生了红移,说明V-TiO2对光响应更宽、光利用率更高.TiO2和V-TiO2纳米纤维在20min内对罗丹明B的降解率分别为67％和77％.     

氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO2)的制备及光催化性能研究

本论文以金属钛粉和尿素为原料,利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(TiO2)光催化剂,并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验,探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO2)光催化剂的光催化性能.将甲基橙溶液作为目标降解染料,在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液,紫外—可见分光光度...     

碳掺杂TiO2光催化降解苯酚的研究

用蔗糖溶液浸渍法制备碳掺杂改性二氧化钛(C/TiO2)光催化剂,考察催化剂在苯酚氧化降解反应中的活性,研究了焙烧温度、碳负载量等因素对活性的影响,以XRD、BET、UV/Vis漫反射光谱等方法对催化剂进行表征。结果表明,焙烧温度、炭的含量和粒径大小影响C/TiO2催化剂对苯酚的降解活性。其中当负载量为5%(mC/mTiO2),焙烧温度为500℃时,催化剂活性最高,150 min后苯酚的降解率达90%,高于商品化的催化剂P25。     

稀土掺杂TiO2的光催化性能研究

以钛酸丁酯、无水乙醇、冰乙酸为原料,以罗丹明B为模拟有机污染物,采用溶胶-凝胶法制备了一系列的TiO₂光催化剂,并利用XRD和物理吸附对催化剂进行了表征。考察了原料配比、凝胶时间、稀土掺杂种类、稀土掺杂量对TiO₂光催化罗丹明B性能的影响。结果表明：当钛酸比为1.5∶1、钛醇比为2∶1、凝胶时间为48 h、Pr掺杂量为2%时,TiO₂光催化罗丹明B的降解率最好。在光催化条件为罗丹明B初始质量浓度为4 mg·L^-1、催化剂质量0.05 g、光反应时间6 h时,罗丹明B的降解率达93.23%。     

Ag/TiO2/PVDF复合纤维膜的制备及光催化性能研究

采用静电纺丝结合溶胶法制备了一系列不同Ag/TiO₂含量的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜,并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、干湿重法、过滤测试法、微电脑抗张强度测定仪等对复合纤维膜的微观形貌、力学性能等进行表征和研究,结果表明添加适当的Ag/TiO₂时,所制备的Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜纤维表面比较平滑,具有较大的平均孔径和较高的孔隙率,且抗拉强度和伸长率均有所提高,但如过量添加Ag/TiO₂,则会导致膜性能受到影响。对Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜光催化降解溶液中亚甲基蓝(MB)的性能进行研究,结果表明,相较于PVDF原膜,Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜对于MB的光催化降解性能有显著提升,且其光催化降解过程符合准一级动力学模型。循环利用性能测试结果表明,Ag/TiO₂/PVDF复合纤维膜重复利用性较好,具有实际应用前景。     

TiO2纳米纤维光催化降解罗丹明B溶液

采用静电纺丝技术,以硫酸钛为钛源,成功制备出TiO2纳米纤维。利用XRD和SEM等分析手段对纳米纤维进行了表征。以罗丹明B为降解物,考察了焙烧温度对光催化效果的影响。结果表明,TiO2纳米纤维对罗丹明B可达到较高的降解率。     

XPS研究共掺杂TiO2可见光光催化活性

利用X-射线光电子能谱(XPS)分析掺杂元素对二氧化钛中O1s和Ti2p的结合能峰的变化。从实验数据求出△(O-Ti)值,分析变化的原因。数据显示:共掺杂后△(O-Ti)的值的变化范围为71.2～71.5 eV之间,掺杂后△(O-Ti)值大于纯TiO2。可见光光催化氧化4-氯苯酚结果表明:随着△(O-Ti)值的增大,可见光光催化活性逐步提高。     

液体中铈掺杂TiO2光催化剂的制备及微波强化光催化活性

室温下,在离子液体［Bmim］PF₆中,采用溶胶-凝胶法及微波辐射干法制备了铈掺杂纳米TiO₂光催化剂TiO₂-Ce,并测试了TiO₂-Ce对甲基橙溶液的微波、紫外和微波-紫外条件下的降解率。着重考察了离子液体用量、微波干燥功率、微波干燥时间、焙烧温度、焙烧时间和铈掺杂量等因素对TiO2-Ce催化活性的影响。结果表明,离子液体用量5.6 mL,掺杂硝酸铈与钛酸丁酯物质的量比n(Ce)∶n(Ti)=0.075,功率210 W的微波条件下干燥20 min,高温箱式电阻炉550 ℃焙烧2.0 h,制得的TiO₂-Ce催化剂具有较高的光催化活性。在微波、紫外和微波-紫外降解条件下,TiO₂-Ce对甲基橙降解率分别为4.78%、93.82%和99.12%。表明在紫外光照条件下,微波辅射具有强化TiO₂-Ce催化剂降解甲基橙的作用。同时用XRD、IR、BET和SEM对TiO₂-Ce催化剂结构进行表征,结构分析表明,TiO₂中掺入铈后制得的催化剂具有粒径均匀以及半孔宽(2.485 2 nm)、孔容(0.314 5 mL·g^-1)、平均孔径(6.627 nm)和比表面积（94.934 m²·g^-1）均较大等特点,这也是TiO₂-Ce催化剂拥有较高的光催化活性的主要原因。     

氧化钇掺杂TiO2的光催化活性研究

采用固相研磨法制备Y2O3-TiO2复合半导体光催化剂和纯TiO2光催化剂。以甲基橙为降解目标物,研究了Y2O3掺杂TiO2为催化剂的紫外光催化反应,来探讨Y2O3掺杂对TiO2光催化降解甲基橙的可行性。并重点考察了Y2O3的掺杂量、催化剂的添加量、溶液初始浓度、光照时间、溶液pH值对降解率的影响。实验结果表明:单纯只靠紫外光光照或Y2O3掺杂并不能快速、有效地降解甲基橙。在Y2O3掺杂比为1.5%、催化剂用量为1.5 g/L、pH为6、初始浓度为10 mg/L的甲基橙,30w紫外灯光照降解1.5 h的条件下,甲基橙的降解率可达90.2%。     

负载型N掺杂TiO2光催化剂的制备、表征及光催化活性

为拓展二氧化钛光吸收范围,以钛酸四丁酯为钛源、尿素为氮源,利用溶胶-凝胶技术合成了N掺杂的TiO₂,并将其负载到天然矿石球体上。利用XRD、SEM、UV-Vis手段对催化剂的结构、形貌、空隙大小进行表征,测试了负载型N-TiO₂的光催化性能。结果表明,适量N的掺杂提高了可见光光催化活性。对初始浓度为100μg·L^-1的6种邻苯二甲酸酯溶液光催化降解6h后,其降解率最高达到90%左右。负载型N-TiO₂对水中6种邻苯二甲酸酯具有较好的光催化降解作用。     

静电纺TiO2-SiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究

采用静电纺丝技术制备了PVP-TiO2-SiO2前驱体复合纳米纤维,利用视频显微镜观察了其成纤状态和形貌结构;经600℃煅烧得到TiO2-SiO2复合纳米纤维,利用FT-IR、XRD、SEM和分光光度计对TiO2-SiO2复合纳米纤维的形成、晶型结构、形貌和光催化降解性能进行了表征。结果表明,经600℃煅烧后,PVP-TiO2-SiO2复合纳米纤维中的PVP被有效的去除,制得无定形TiO2-SiO2复合纳米纤维,且纤维呈圆柱形;TiO2-SiO2复合纳米纤维对亚甲基蓝染液具有良好的光催化效果,且光催化效率随TiO2-SiO2复合纳米纤维用量的增加而提高。     

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。