Ag/TiO2光催化剂研究:I.银粒子尺寸对光催化性能的影响

以化学还原法制备的不同尺寸的胶体Ag纳米粒子为前体,采用浸渍法合成了Ag/TiO2 光催化剂;利用UV-Vis、XRD、TEM等技术对银纳米粒子和Ag/TiO2催化剂样品分别进行了表征.以亚甲基蓝为光解目标污染物,研究了不同尺寸的银纳米粒子浸渍所形成的Ag/TiO2催化剂样品的光催化性能.结果表明,银纳米粒子的负载不会改变TiO2的晶体结构,但其尺寸对催化剂的光催化活性影响极大;此外,银负载量也是影响Ag/TiO2光催化剂活性的重要因素.在负载的最佳Ag粒子尺寸下, 0.5%Ag/TiO2催化剂的光催化活性最高.     

Ag/TiO_2光催化剂研究:Ⅱ.可见光的催化作用及其应用

研究了用胶体Ag纳米粒子负载法合成的Ag/TiO2光催化剂对可见光催化降解目标污染物亚甲基蓝和苯酚的催化活性。根据Ag/TiO2催化剂样品的UV-Vis吸收光谱和XPS表征的Ag粒子结合能,探讨了可见光激发Ag/TiO2的催化机理。同时,实验了催化剂在太阳光照射下对城市污水水样的催化净化作用。结果表明,以8 nm银胶粒子负载形成的0.5%Ag/TiO2光催化剂具有较高的可见光光催化活性;当用这一催化剂催化净化城市污水水样时,催化后水质依照COD值进行评价能够达到国家城市污水处理厂排放一级A标准。     

掺Ag量对绢云母负载纳米二氧化钛性能的影响

以绢云母为载体,采用水解-沉淀法制备出了绢云母负载纳米TiO2粉体（TiO2/M）,在粉体表面沉积不同量的Ag2CO3,经400℃焙烧,制得不同掺Ag量的绢云母负载TiO2光催化剂,采用TG、XRD、SEM、EDS、UV等手段对样品进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,甲基橙为模拟污染物检测其光催化活性,研究了Ag的掺杂量对粉体中TiO2晶相结构、粒度和光催化性能的影响。结果表明：纳米TiO2均匀负载在绢云母上形成包覆层,Ag的掺杂抑制了TiO2晶粒的长大,减缓锐钛矿向金红石相的转变,同时Ag的掺杂形成新的能级结构,随Ag＋/Ti4＋摩尔比的增加,样品对光的吸收边逐渐红移至440～520 nm,具有明显的可见光响应,当Ag＋/Ti4＋=0.05时,制得样品对甲基橙的光催化降解率是没有掺Ag的样品的1.5倍,相同条件下重复利用4次,该样品60 min对甲基橙的降解率仍然可达34%。     

贵金属修饰TiO2-xNx可见光催化活性及催化机理

采用化学沉淀法通过自掺杂制备了纳米TiO2-xNx粉体,并采用无机粘结剂法将其负载在基片上,再通过滴涂法对其进行贵金属修饰,从而得到修饰型光催化剂M/TiO2-xNx.采用XRD,XPS,UV-Vjs等测试对其进行表征,并以甲基橙溶液为光催化降解对象,研究了M/TiO2-xNx的可见光活性.研究发现在负载TiO2-xNx表面沉积Ag,Pt,Pd和Rh均可提高其光催化活性.在最佳掺杂量时,M/TiO2-xNx的可见光活性的顺序为Pd/TiO2-xNx＞Pt/TiO2-xNx＞Rh/TiO2-xNx＞Ag/TiO2-xNx＞TiO2-xNx.光催化机理分析表明M/TiO2-xNx光催化剂的活性取决于光生电子的激发方式及其转移途径.     

酞菁敏化纳米TiO2的水热法原位合成及其可见光催化性能

以钛酸丁酯为原料、三乙醇胺作络合剂、酞菁铜(CuPcTs)为敏化剂,采用水热法原位制备了CuPcTs/TiO2复合纳米光催化剂,通过XRD、TEM、DRS等对其进行了表征,通过光催化降解甲基橙(MO)对其可见光催化性能进行了研究.结果表明:所制得的样品中,TiO2呈锐钛矿晶型,颗粒尺寸在20～30nm之间,具有较好的分散性;CuPcTs的存在能有效拓展TiO2吸收光谱至可见光区,并与TiO2协同作用,使之在可见光范围具有明显的光催化性能:原位合成的CuPcTs/TiO2光催化剂的可见光催化性能明显高于浸渍法制各的CuPcTs/P25光催化剂:敏化剂的含量及热处理温度对复合光催化剂的活性有很大的影响,均存在一个最佳值.     

铁酸钴纤维负载银/氯化银纳米粒子的合成及其对甲基橙的光催化降解（英文）

通过温和的湿化学合成法将Ag/AgCl纳米粒子固载于CoFe_2O_4纤维表面,固载银/氯化银纳米粒子的量可控。利用X射线衍射,扫描电子显微镜和电子显微镜等技术对制备的Ag/AgCl@CoFe_2O_4组成、形貌等进行了表征。以甲基橙的降解脱色为模型反应,考察了Ag/AgCl纳米粒子的不同负载量对催化性能的影响。实验结果表明:AAC-4型固载纤维光催化剂展示出比其它类型固载光催化剂以及单纯Ag/AgCl纳米粒子更高的光催化性能,可使甲基橙溶液60 min的脱色率达98.2%,且Ag/AgCl纳米粒子在CoFe_2O_4纤维表面的固载促进了光催化剂催化效率和催化稳定性的提升。     

铁酸钴纤维负载银/氯化银纳米粒子的合成及其对甲基橙的光催化降解

通过温和的湿化学合成法将Ag/AgCl纳米粒子固载于CoFe₂O₄纤维表面,固载银/氯化银纳米粒子的量可控。利用X射线衍射,扫描电子显微镜和电子显微镜等技术对制备的Ag/AgCl@CoFe₂O₄组成、形貌等进行了表征。以甲基橙的降解脱色为模型反应,考察了Ag/AgCl纳米粒子的不同负载量对催化性能的影响。实验结果表明：AAC-4型固载纤维光催化剂展示出比其它类型固载光催化剂以及单纯Ag/AgCl纳米粒子更高的光催化性能,可使甲基橙溶液60min的脱色率达98.2%,且Ag/AgCl纳米粒子在CoFe₂O₄纤维表面的固载 促进了光催化剂催化效率和催化稳定性的提升。     

TiO2上的CuAg纳米粒子用于高效乙醛光降解

光降解乙醛(CH3CHO)是一种新型高效的乙醛去除方法，通常采用TiO2作为光催化剂。然而TiO2对乙醛吸附能力较弱，对产物的选择性较低，电子-空穴对重组率较高，严重限制了对乙醛的降解性能。本研究通过在TiO2上负载CuAg纳米粒子(CuAg/TiO2)，成功构建了高效稳定的光催化降解乙醛催化剂，有效解决了TiO2的固有缺陷。在自然光照射下，CuAg/TiO2对乙醛的降解率高达42.49%。连续4轮全光谱光催化降解乙醛，CuAg/TiO2活性均保持在98.89%以上。进一步的机理研究表明，CuAg/TiO2中的CuAg纳米粒子在光照下产生热电子，随后热电子转移到TiO2和吸附在Ag位点上的氧中。CuAg/TiO2上生成的超氧自由基能有效地降解乙醛，从而在乙醛降解过程中表现出优异的性能。     

热处理对活性炭负载纳米TiO2光催化剂晶体结构及光活性的影响

用改性溶胶-凝胶法合成了活性炭负载纳米TiO2光催化剂粉末,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、透射电子显微镜(TEM)等研究光催化剂的晶体结构和表面形貌。不同气氛下煅烧对TiO2的晶体转变的影响研究表明：氮气下TiO2晶体转变温度明显低于空气下晶体转变温度,但是活性炭负载量对晶体结构的影响不大。光催化活性实验表明：活性炭负载纳米TiO2光催化剂对亚甲基蓝的降解作用要优于纯TiO2的降解作用。不同气氛下煅烧实验研究发现,在低于400℃时,空气中煅烧的光催化剂的光催化活性明显要优于在氮气中煅烧的;但在400℃时氮气中煅烧后的光催化剂对亚甲基蓝的降解作用达到了最佳,且高于同温度下在空气中煅烧的样品。而高于400℃后其降解效果逐渐下降。在空气中煅烧后的光催化剂在550℃煅烧后才对亚甲基蓝的降解活性达到了最佳状态。     

云母负载纳米二氧化钛的制备及光催化性能

以TiCl4为钛源,NaOH为沉淀剂,采用水解-沉淀法制备出云母负载纳米TiO2光催化剂(TiO2/M),采用TG,XRD,SEM,UV等手段对所制备的粉体进行了性能表征;并以日光色镝灯为光源,研究了催化剂对甲基橙的光降解活性.讨论了材料制备过程中焙烧温度、光催化剂添加量、重复次数对光降解甲基橙活性的影响.结果表明:纳米TiO2物相为锐钛矿相和金红石相混晶,平均晶粒尺寸为10～30 nm,颗粒在云母表面形成均匀牢固的包覆层,制备的云母负载纳米TiO2光催化剂对200～370am的紫外光有较高的吸收率.经400℃焙烧2 h制备的光催化剂以5 g/L加入时,60 min对甲基橙的降解率达到80%;相同条件下重复利用3次,60 min对甲基橙的降解率仍然可高达49%.     

热处理温度对溶胶-凝胶法制备Ag/TiO2膜的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在石英玻璃片上制备了Ag/TiO2薄膜.为研究不同热处理温度(500,600,700℃)对制备过程的影响,在薄膜的制备过程中其他的条件均不变(钛酸丁酯和硝酸银的摩尔比为10.18).用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)记录样品的透射显微镜图像和衍射花样以表征薄膜的结构,用背散射电子(Backscattered Electron,BSE)检测器观察样品表面的组分分布,用能谱EDAX(Energy Dispersive Analysis of X-rays)分析Ag/TiO2薄膜样品的元素成分组成.实验结果表明,500℃熟处理时得到了含有尺寸均匀的纳米银粒子的Ag/TiO2膜,随着热处理温度的升高,Ag的颗粒逐渐长大,尺寸分布变得不均匀,同时,膜中的银逐渐向薄膜表面迁移并挥发.     

TiO2／活性炭的制备与光催化性能

以活性炭(AC)为载体，采用Sol-Gel法制备纳米TiO2／AC复合催化剂，利用SEM，TG-DTA，XRD等对其组成、结构、尺寸等进行分析和表征；并用紫外灯为光源，通过可溶性罗丹明B的光催化降解反映对其光催化活性进行研究。结果表明，TiO2纳米粒子的尺寸范围在30nm～60nm之间，其中TiO2的晶型主要为锐钛矿；活性炭载体与TiO2结合牢固，TiO2纳米颗粒不发生二维粘结；TiO2／AC复合体的比表面积比活性炭载体的大，对罗丹明B在200min内达到完全降解，而P25需要5h，TiO2／AC复合体具有很强的光催化活性，并且制备的TiO2／AC复合体催化剂容易从溶液中分离。     

碳纤维负载Pd-TiO2光催化材料的制备及表征

以PAN基碳纤维为载体,采用溶胶-凝胶法制备碳纤维负载TiO2的光催化材料(TiO2/CF),用常温氧化-还原法在其表面沉积贵金属Pd粒子对其改性,制备碳纤维负载Pd-TiO2的光催化材料(Pd-TiO2/CF).XRD分析表明:采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成了锐钛矿型TiO2.选择偶氮类染料酸性橙Ⅱ作为光催化降解目标物,用紫外吸收光谱分析等TiO2负载量的TiO2/CF,Pd-TiO2/CF和粉末型TiO2的光催化活性.结果表明:TiO2在负载条件下光催化活性有所下降;Pd粒子沉积可有效提高光催化活性;对于酸性橙Ⅱ溶液,Pd-TiO2/CF光催化活性较TiO2/CF、粉末型TiO2均有显著提高.     

磷酸修饰ZnO/ZnAl_2O_4纳米复合球状光催化剂及其活性

采用一步水热法制备ZnO/ZnAl_2O_4复合光催化剂前驱体。用不同量的磷酸溶液通过浸渍蒸干法对样品进行修饰,并于不同温度下焙烧获得高活性ZnO/ZnAl_2O_4纳米复合光催化剂。采用XRD、SEM、TEM、BET和TG-DTA等技术对所得样品进行表征。在模拟太阳光下,以光催化降解甲基橙和还原CO_2评价样品的光催化活性,并考察磷酸修饰量、样品焙烧温度对光催化活性的影响。结果表明:磷酸修饰可提高样品的高温稳定性、晶化程度及比表面积。当磷酸修饰量为n(Zn):n(P)为100:2.0时,经500℃焙烧后所得样品的光催化活性最佳。当光催化剂用量为0.5 g/L时,在60 min内对25 mg/L甲基橙溶液的脱色率达到98%,较未修饰样品的提高15.3%。对最佳条件下所得样品进行CO_2光催化还原,当催化剂用量为1.0 g/L、反应6 h后,所得还原产物中甲醇的生成量为1.60mmol/g。     

浸渍法制备Ag_2O-TiO_2纳米纤维及其光催化活性

采用浸渍法制备直径约20nm,长度达到微米级,且形态分布均匀的Ag2O-TiO2纳米纤维。以TEM、XRD、DRS及XPS手段对样品晶型结构、微观形貌以及化学组成进行表征,探讨掺杂对TiO2纤维结构和性质的影响。结果表明:未掺杂纤维表面平滑,浸渍法制备的Ag2O-TiO2纤维表面有明显的球状颗粒存在,颗粒直径为2～5nm,分布均匀,且其XRD谱出现Ag2O的衍射峰。与未掺杂样品相比,掺杂纤维的DRS谱线发生蓝移,光催化降解亚甲基蓝实验表明Ag2O-TiO2纤维光催化活性较高。     

S与金属共掺杂TiO2催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备S、Mo、Pt、Fe掺杂以及S/Mo、S/Fe、S/Ag共掺杂的TiO2粉末,利用XRD、XPS和UV-Vis等技术对样品进行表征;以1-萘酚-5-硫酸(L-酸)为目标物,考查紫外和可见光源下各催化剂的光催化活性.结果表明:除S/Ag-TiO2外,其余掺杂TiO2均为单一的锐钛矿相,掺杂后催化剂的吸收带边发生明显红移;对10 mg/L的L-酸进行降解,在可见光下,S-TiO2光催化活性较好,而在紫外光下,S/Ag-TiO2的光催化活性较好;经XPS分析发现,掺杂元素掺入到TiO2晶体内,使Ti2p结合能减小.S的掺杂不仅使S-TiO2样品的光催化活性增大,同时也提高了金属与S共掺杂样品的光催化活性.     

RuO_2/TiO_2负载型复合光催化剂制备及其降解氯氰菊酯研究

采用Sol-gel-浸渍法制备RuO2/TiO2/FP(漂珠)负载型复合光催化剂,通过SEM、XRD、FT-IR对其结构进行表征.以高效氯氰菊酯(BEC)杀虫剂的光催化降解为模型反应,研究RuO2/TiO2/FP的光催化性能,探讨了影响光催化剂活性的各种因素.结果表明,0.3%RuO2/TiO2/FP复合光催化剂,500℃煅烧120 min.具有良好的催化活性.在催化剂用量500 mg/L、BEC初始浓度45 mg/L、初始pH 6.5、通气量200 mL/min条件下,反应60 min,BEC降解率分别为88.1%(125W高压汞灯,主波长365 nm)、82.8%(8W紫外灯,主波长256 nm)和75.1%(8W日光灯).BEC的降解反应遵从L-H动力学模型,测得反应速率常数为17.5 mg·(L·min)-1,吸附常数为3.48×10-3L·mg-1.     

包覆型催化剂WO3-TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为钛源,采用水解法制备金红石型TiO2粉体,用浸渍法将制备的TiO2粉体包覆不同浓度的WO3（记为WO3-TiO2）,并采用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（LRS）、透射电镜（TEM）和紫外-可见漫反射光谱（DRS）等手段对所得的光催化剂进行了表征。以紫外光为光源,Fe^3＋为电子牺牲剂,包覆型WO3-TiO2粉体为光催化剂,通过光催化分解水析氧实验,研究催化剂的光催化活性。结果表明：WO3包覆能显著提高TiO2的光催化活性,在12h内,包覆2％WO3的TiO2光催化分解水产氧速率最高,达到约420 μmol／（L-h）。     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.     

Ce改性TiO2纳米粒子的制备及光催化活性

采用浸渍法制备了Ce/纳米TiO2复合粉体,用XRD对复合粉体的晶体结构进行了表征.以紫外光照下降解甲基橙为目标,研究了Ce掺杂量和焙烧温度对Ce/纳米TiO2复合粉体的光催化能力的影响规律,并分析其机理.结果表明:Ce掺杂能有效地提高纳米TiO2光催化降解甲基橙的能力,在400℃～700℃的焙烧温度下,纳米TiO2为锐钛型晶型结构,0.4%Ce(质量分数,下同)掺杂的复合粉体具有最好的光催化降解甲基橙的能力,其原因在于Ce4+掺杂有利于在TiO2纳米粒子中心和表面之间产生电势差,实现光生电子-空穴对的有效分离,因此存在一个最佳掺杂浓度使得光催化活性最高;焙烧温度对Ce/TiO2纳米复合粉体的影响依赖于Ce的掺杂量,低掺杂量时,较高的焙烧温度降解效果较好;高掺杂量时,较低的焙烧温度降解效果较好.