电气石/TiO_2复合材料的光催化体系研究

采用溶胶凝胶技术制备电气石/TiO_2复合光催化材料,研究其光催化反应体系中的溶解氧含量、水分子团结构等,并结合光催化降解甲基橙实验对光催化反应机理进行了初探.研究表明,随着电气石/TiO_2复合光催化材料质量分数的增加,反应体系中溶解氧含量的增长速度明显加快,但溶解氧含量的饱和值十分接近,均在8.15 mg/L附近.同时,电气石/TiO_2复合光催化材料的质量分数为0.1%时,静置2h后的水样峰宽由93.5 Hz下降到86.2 Hz.此外甲基橙的光催化降解实验表明,电气石/TiO_2复合光催化材料的光催化活性优于粒径为50nm的纳米TiO_2,将甲基橙的光催化降解率提高了41.8%.     

水热法制备电气石/TiO_2纳米管及光催化性能

采用溶胶–凝胶法和水热法相结合制备了直径为18.8nm,管径为4.7nm,管长数百纳米的锐钛矿型电气石/TiO2纳米管。研究了水热反应时间、煅烧温度和电气石的添加量对制备样品的相结构和形貌的影响,同时以甲基橙为目标降解物考察了电气石/TiO2纳米管的光催化性能。结果表明:水热处理后,经500℃煅烧可得到一维结构优良的锐钛矿型电气石/TiO2纳米管,并且电气石与TiO2以Ti―O―Si键结合,由于电气石具有永久电极性,与TiO2的协同作用可以有效提高纳米TiO2的光催化性能。当电气石含量为0.5%(质量分数),500℃下煅烧的样品,光照1h可达到最优降解率98.5%,比未经水热处理的纯纳米TiO2颗粒和经水热处理的纯纳米TiO2管分别提高了约44.9%和33.7%。     

B掺杂TiO_2纳米管的制备及光催化性能研究

采用水热法合成锐钛矿型B掺杂的TiO_2纳米粉,并进一步制得B/TiO_2纳米管,采用XRD、TEM、SEM、EDS、FTIR、UV-Vis、BET及PL等对B/TiO_2纳米管进行表征,并研究了其对罗丹明B的光催化降解性能。结果表明,B/TiO_2纳米管的比表面积较大且达到267m~2·g~(-1),平均孔径为4.85nm,长度为200~500nm,分散能力好,光催化活性高;B/TiO_2纳米管对罗丹明B的光催化性能明显优于TiO_2纳米管。     

电气石/TiO_2复合光催化材料在实验室废水处理中应用

纳米TiO_2光电催化技术是有效提高光催化反应效率的重要途径之一。电气石/TiO_2复合光催化材料体系中,电气石微粒天然电场能够有效降低光生电子(e-)和光生空穴(h’)之间的再复合反应率,电气石微粒辐射的远红外线能够降低水分子团中水分子数目,电场和红外线协同促进生成羟基自由基.OH。以电气石/TiO_2复合光催化材料为核心的实验室废水自动处理装置,对甲基橙的去除率为99.1%、Cu~(2+)去除率为99.5%、Cd~(2+)浓度为去除率为99.9%、Pb~(2+)浓度为去除率为99.9%。     

改性TiO2纳米管的制备及其对盐酸多西环素的降解

利用商业TiO_2粉末,采用水热法制备出不同摩尔分数的Co~(2+)掺杂改性TiO_2纳米管,以盐酸多西环素为降解目标,研究了样品的光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、比表面积仪(BET)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV/Vis)等技术对样品进行了表征。结果表明,TiO_2纳米管管径均一、管壁多层,具有两端开口的中空孔径结构;Co~(2+)掺杂不会对纳米管的形貌产生影响,但能够增大纳米管的比表面积;Co~(2+)以离子形式存在于TiO_2纳米管的晶格内部;随着Co~(2+)掺杂量的增加,掺杂样品的吸收边出现了持续的红移。盐酸多西环素的光催化降解实验表明,相比TiO_2粉末, TiO_2纳米管具有较好的光催化活性,并且Co~(2+)掺杂改性提高了材料的光催化活性。其中,摩尔分数为1%的Co~(2+)掺杂改性的样品对盐酸多西环素的光催化降解效果最好,在氙灯照射下反应120 min,降解率为81.1%。     

Fe2O3/TiO2纳米管复合材料光催化降解亚甲基蓝染料废水的研究

水热法合成TiO2纳米管,以Fe(NO3)3为前驱体制备Fe3+掺杂TiO2纳米管(Fe2O3/TiO2),并系统研究其光催化降解染料废水活性。结果表明,Fe3+掺杂能有效提高TiO2纳米管光催化降解染料废水效果,其中Fe2O3掺杂量为4%(ω)时,其光催化性能最好,最高降解率可达99%,且具有较好的稳定性。研究证实,Fe2O3/TiO2复合材料具有良好的光催化降解亚甲基蓝染料废水性能。     

Tb掺杂介孔TiO_2/聚噻吩复合材料的制备及其可见光光催化性能研究

采用原位聚合法制备了一系列不同质量比m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)的复合光催化剂(其中Th为噻吩),采用XRD、FTIR、荧光光谱(PL)、场发射透射电镜(FETEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合光催化剂进行了表征。结果表明,复合粒子上的聚噻吩骨架中S原子与TiO2粒子间存在相互作用。以罗丹明B为模型降解物,研究了不同比例复合光催化剂在可见光下的光催化性能,其中m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)=1/10复合光催化剂光催化性能最好。在可见光照射下4 h,脱色率达到82.4%。这是由于Tb掺杂介孔TiO2与PTh(聚噻吩)之间的协同作用,拓宽了TiO2纳米粒子的光响应范围,提高了光生电子和空穴的分离效率,从而有效提高了其光催化性能。     

微波水热法制备稀土元素铒掺杂TiO_2光催化剂及光催化活性

采用微波水热法和溶胶-凝胶法制备稀土元素Er掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Er,以甲基橙溶液为模拟污染物,在微波辐射-紫外光照(MW-UV)和太阳光照条件下,考察TiO_2-Er光催化剂的光催化降解活性。分别用N_2吸附-脱附、ICP-AES和PL光谱分析对TiO_2-Er光催化剂进行结构测试和表征。结果表明,Er掺杂能显著提高TiO_2光催化剂光催化活性,微波水热法制备的TiO_2-Er光催化剂具有较高的光催化活性;微波水热法和溶胶-凝胶法制备的TiO_2-Er光催化剂微波辐射-紫外光照50 min,甲基橙降解率分别为100%和98.5%,太阳光照4 h,甲基橙降解率分别为99.0%和97.5%。微波水热法具有晶化时间短和元素掺杂均匀的优点,制备的TiO_2-Er光催化剂具有形貌均匀、孔径较大、孔分布均匀和比表面积较大等特点,且Er掺杂能抑制光生e~-/h~+复合,使光生e~-/h~+的分离效率得到提高,有利于光催化活性的提高。     

钒掺杂孔洞空壳二氧化钛的制备及光催化性能

以硫酸氧钛为钛源,偏钒酸钠为掺杂离子前驱体,尿素为形貌控制剂,通过水热法直接一步合成钒掺杂孔洞空壳TiO_2(V/TiO_2)的光催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)等技术对样品进行表征。研究表明,钒元素能够可控地掺杂到TiO_2孔洞空壳结构中,并且不影响其形貌。紫外可见光谱表明钒元素的掺入导致吸收峰红移。对V/TiO_2降解甲基橙的光催化进行了研究,实验表明V/TiO_2孔洞空壳结构拥有更好的光催化性能。     

石墨烯/S掺杂TiO_2复合物的制备及其光催化活性

采用水热法首先合成S掺杂TiO_2(S-TiO_2),然后S-TiO_2与氧化石墨烯(GO)经水热反应制备了石墨烯/S掺杂TiO_2复合物(GR/S-TiO_2)。所得样品通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶红外光谱(FTIR)和光致发光光谱(PL)对形貌和结构性能进行了表征,并在可见光下进行了光催化降解亚甲基蓝性能测试。结果表明,与S-TiO_2相比,GR/S-TiO_2对污染物的吸附性能有较大提高,光生电子-空穴对复合率大大降低,可见光下催化降解亚甲基蓝的速率提高了近1倍。     

N、Mn共掺杂TiO_2的制备、表征及光催化性能研究

应用溶胶凝胶法,以尿素、氯化锰和钛酸丁酯为原料制备了纯Ti O2、N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂的Ti O2纳米粉体。采用XRD、SEM、EDS、UV-VIS等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行了表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行了光催化实验。结果表明,样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛;样品呈颗粒状,有一定程度的团聚;N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂样品的吸收光谱分别红移至470、440、490 nm;光催化实验表明,在可见光照射下的光催化能力由强到弱依次为N、Mn共掺杂N掺杂Mn掺杂纯Ti O2。     

Pt/TiO_2纳米管的制备及光催化性能探究

采用原位阳极二次氧化法,在钛基底上制得双层分级结构TiO2纳米管,采用SEM、XRD和UV-DRS等对样品的表面形貌、晶型和紫外-可见吸收光谱进行了表征,并通过傅里叶红外光谱考量光催化降解甲醛的氧化产物来研究掺杂Pt前后的阵列式TiO2纳米管的光催化性能。结果表明,负载Pt后的双层分级结构TiO2纳米管吸收光谱范围增加,其光响应范围增大,并由于肖特基结的作用阻止了电子-空穴的复合几率,使得其光催化性能大大增强。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以TiF₄为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的TiO₂空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝（MB）的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米TiO₂空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的TiO₂空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高TiO₂空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。     

PAN/TiO2-GO杂化纤维膜的电纺制备与分析

通过静电纺丝技术制备聚丙烯腈（PAN）/二氧化钛（TiO2）-氧化石墨烯（GO）杂化纤维膜,经煅烧处理后,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、热重仪（TG）和分光光度计等仪器,分别对杂化纤维的形貌特征、结晶性能、热性能和光催化降解能力进行分析。结果表明,钛酸四丁酯（TBOT）水解产物经煅烧处理后,转变为锐钛矿型TiO2;随着TBOT添加量的增多,纤维直径逐渐减小,最小可达25 nm;TBOT的加入可以改善纤维的热稳定性;降解次甲基蓝实验可知,随着TBOT加入量的增大,样品的光催化性能有所提高;TiO2-GO/PAN杂化纤维膜经煅烧后可作为一种光催化剂。     

三维Ag/TiO_2纳米网的制备及其光催化性能研究

采用阳极氧化法在钛网上制备了TiO_2纳米管阵列,并利用循环伏安法在纳米管表面沉积Ag,制备出Ag/TiO_2纳米复合材料。采用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、紫外-可见漫反射光谱等方法对复合材料的形貌、结构、光电性能进行了表征,并以2,4-二硝基苯酚为模型化合物考察了沉积Ag对复合材料光催化性能的影响。结果表明,沉积5圈Ag的Ag/TiO_2复合纳米材料光催化性能最佳,在模拟太阳光照射120 min后,2,4-二硝基苯酚可被完全降解。     

TiO2纳米管阵列光催化降解苯酚

采用电化学阳极氧化法在钛基体上制得了高度致密的、有序的、均匀的TiO2纳米管阵列。用SEM、XRD等对其表面形貌和结构晶型进行了表征和分析。以TiO2纳米管阵列为光催化剂对废水中典型的有机污染物——苯酚进行了光催化降解,考察了影响光催化降解速率的因素。结果表明,在紫外光照下,苯酚水溶液的pH=3、ρ(苯酚)=10.0 mg/L时,具有锐钛矿相结构的TiO2纳米管阵列的光催化效果最好,相同条件下与溶胶凝胶法制备的纳米TiO2颗粒膜的光催化降解速率进行对比,前者比后者提高了近一倍。     

Fe掺杂Bi12TiO20光催化剂的制备及光催化性能

采用水热法制备Fe元素掺杂的Bi12TiO20光催化剂，对Bi12TiO20结构进行修饰，使用X射线衍射（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）、扫描电镜（SEM）、氮气吸附脱附、X射线光电子能谱（XPS）对光催化剂的形貌微观结构和化学价态进行表征，并应用在光催化降解亚甲基蓝（MB）上。实验结果表明，当Fe的掺杂量为5%时，催化剂的投加量为0.05g，对10mg/L的MB的降解率达到98.949%。经过Fe掺杂后，Fe-Bi12TiO20光催化剂形成了新的杂化能级，吸收带边界发生红移，进而提高催化剂的光催化活性，Fe是以+3和+2价掺杂于Bi12TiO20的晶体中。Fe-Bi12TiO20光催化剂，经过重复使用5次后，对MB的降解率仍然可以达到88%以上，具有优秀的光催化稳定性能。h+和·O2-是光催化降解过程中的主要活性物种。本文为Bi12TiO20材料的掺杂改性研究提供了参考。     

氟掺杂纳米TiO_2粉体的合成及光催化活性研究

以钛酸四丁酯为前驱体,以三氟乙酸为掺杂剂,采用溶胶凝胶法于450℃煅烧2 h合成了F-掺杂的纳米TiO2粉体,利用XRD,XPS,EDS,BET等手段进行测试和表征,以次甲基蓝的降解评价其光催化活性。XPS测试表明,F-以掺入晶体中的F-和表面化学吸附F-2种形式存在。XRD及BET测试发现,设计摩尔比n(F)/n(Ti)=0.05时纳米粉体粒径由10.6 nm增大到12.9 nm,比表面积由110.3 m2/g降低到102 m2/g,但光催化活性提高,可将次甲基蓝1 h降解率由73.2%提高到83.1%,这是由于掺入F-后部分Ti4+形成Ti3+,Ti3+在TiO2的禁带间形成施主能级,更易吸收光生电子。     

Co(Ⅱ)掺杂锐钛矿二氧化钛的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波赝势(PWPP)方法,模拟计算Co(Ⅱ)掺杂锐钛矿TiO2,讨论了Co(Ⅱ)掺杂对锐钛矿的晶体结构、能隙、态密度等的影响。结果表明Co(Ⅱ)掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Co(Ⅱ)的3d轨道进入禁带并与氧的2p轨道作用,使禁带宽度(Eg)变小,TiO2的吸收带红移,从而有助于TiO2的光催化活性。     

光催化还原法制备铜基二氧化钛(Cu/TiO2)

文章通过以胶体二氧化钛以及二水合氯化铜为主要原料,采用不同配方,利用光催化还原的方法制备出纳米铜基二氧化钛(Cu/TiO<,2>).采用紫外线分光光度计、激光粒度仪、XRF等对Cu/TiO<,2>复合材料的吸光度、平均粒径以及含铜量进行表征,选择最优的制备力案.同时使用TEM、SEM等,观察合成材料的微观形貌,初步研究...