氟、锌共掺杂TiO_2纳米晶的制备与光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了氟、锌共掺杂TiO2纳米晶光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相,平均粒径约16nm。掺杂后,样品光吸收性能未得到显著改善,但其光催化活性却得到显著提高。掺杂离子F-有利于光催化反应过程中羟基自由基的形成,样品光催化活性因而得到显著提高;共掺杂样品中,随着Zn掺杂量的增加,样品光催化活性呈现先增加后减小的变化趋势,Zn掺杂量为2%时,共掺杂样品的光催化性能最佳。     

镧铈混合掺杂TiO2纳米粉末的制备

用溶胶-凝胶法制备La和Ce混合掺杂的TiO2纳米粉.用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)对其进行表征.XRD数据显示合成的La和Ce共掺杂纳米TiO2粉末在480℃下煅烧6h样品均具有稳定的锐钛矿相.XRF数据显示了具体的掺杂含量.所制得的La和Ce混合掺杂纳米TiO2粉在电镜观...     

Ce-TiO2光催化剂的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了稀土Ce离子掺杂的纳米TiO2光催化剂(Ce-TiO2),通过XRD、FT-IR、UV-Vis、PL、Nano-sizer纳米粒度分析仪等对Ce-TiO2样品进行了表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察了不同掺杂浓度及经不同温度热处理后的Ce-TiO2样品对MB的光催化降解效果,结果表明所制备样品的晶型均为锐钛矿相和金红石相的混晶相,Ce离子的掺杂拓展了TiO2在可见光区的光谱响应范围,提高了TiO2光催化活性。当pH值为1.5,Ce的掺杂量为n(Ce)∶n(TiO2)=1∶300,热处理温度为600℃条件下制备的样品其催化活性显著高于Degussa P25。     

氮镍共掺杂TiO2纳米管的制备及其光催化性能

为了制备在高温焙烧后能保持良好管形结构的可见光响应的TiO2纳米管,通过NH4Cl水-溶剂热和Ni(NO3)2浸渍法对传统水热法合成的TiO2纳米管进行掺氮和掺镍改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对样品进行了表征,并以甲基橙(MO)为光催化降解模型,考察了可见光下制备的样品的光催化性能。结果表明,NH4Cl水-溶剂热掺氮处理可提高TiO2纳米管的管状结构的热稳定性;氮镍共掺杂元素之间的协同作用增强了催化剂对可见光的吸收能力,并且能有效地抑制光生电子空穴的复合,Ni/Ti添加量为0.3%的催化剂具有较高的光催化活性。可见光照射210min,氮镍共掺杂TiO2纳米管对MO的可见光降解率比单独氮和镍掺杂的TiO2分别提高了9.1%和21.2%。     

Ce及Zn共掺杂纳米TiO2协同抗菌效应

采用溶胶-凝胶法对TiO2进行Ce及Zn单一和共掺杂改性。以金葡萄球菌、大肠杆菌和白念珠菌为菌种,研究组分对材料的可见光抗菌活性影响。运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、比表面仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)等测试手段对样品的结构进行表征。实验结果表明,掺杂改性抗菌剂中适量Ce组分的作用,在于通过抑制抗菌剂的晶粒长大和拓展光响应范围等方面,增进抗菌剂的光催化性能。掺杂抗菌剂中适量Zn组分的作用在于提高材料的光催化抗菌性能。锌铈共掺杂TiO2纳米材料表现出良好的协同抗菌效果,协同效应因子(SEF)>0。     

电气石/La/TiO2光催化材料的合成与表征

以硝酸镧、天然电气石(Tourmaline,简称T)和钛酸丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备掺杂电气石和稀土La的TiO2复合光催化薄膜样品。用正交试验方法对影响该薄膜样品光催化性能的制备工艺进行优化,并通过紫外可见光谱对复合薄膜样品的吸收光谱进行分析。结果表明,掺杂稀土元素La可使TiO2的光吸收范围发生红移,掺杂电气石将增强La/TiO2光吸收强度,T/La/TiO2复合光催化薄膜最佳制备工艺为:La3+掺杂量为1.2%(wt,下同)、电气石掺杂量为0.8%、焙烧温度为500℃、焙烧时间为1.5h、负载次数2次,样品的的甲醛降解率可达82.5%。     

Ce掺杂TiO2/SiO2的制备及其光催化降解罗丹明B

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和掺杂不同含量Ce的TiO2/SiO2复合纳米粒子.并用FT-IR,UV-Vis对样品结构进行了表征,并以罗丹明B(RB)的光催化降解为探针反应,评价了其光催化性能.结果表明,TiO2/SiO2催化剂中形成了新的Ti-O-Si键,Ce的掺杂使TiC2/SiO2光谱响应范围向可见光区拓展.与未掺杂的TiO2/SiO2相比较,掺杂的TiO2/SiO2具有更高的催化性能.Ce掺杂的最佳值为x(Ce)∶x(Ti)=0.0090,光催化剂最佳投放量为30mg.     

Mn掺杂TiO_2负载竹质活性炭纤维的制备及可见光光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍法制备Mn掺杂TiO2负载竹质活性炭纤维(Mn/Ti-BACF)光催化复合材料,利用扫面电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)等考察了Mn掺杂量对Mn/Ti-BACF复合材料结构和可见光光催化性能的影响。结果发现,Mn掺杂改善了TiO2在竹质活性炭纤维表面的负载;Mn离子的掺杂并没有改变样品基材的碳网结构,也未出现新的Mn—O的特征吸收峰。随着Mn掺杂浓度的增加,Mn/Ti-BACF样品中TiO2粒径逐渐减小,可见光下的吸光度先增加后减少。当n(Mn)∶n(Ti)=1∶200时,样品在可见光下对亚甲基蓝的降解率达到了97.7%。     

CeO2掺杂TiO2粉体的制备及其性能研究

采用Sol-gel法制备了CeO2不同掺杂比例的TiO2粉体,研究了掺杂比例对样品晶型、光谱吸收曲线及光催化降解亚甲基蓝的影响,结果表明:掺杂CeO2的TiO2样品对光波长的响应阈值为500nm左右;样品在普通日光灯下照射4h,对亚甲基蓝的降解率明显优于Degause P25,其中CeO2掺杂比率为7%(mol)的样品降解率达到了最大.     

钼氮共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

采用简单的溶胶-凝胶法制备了一系列不同钼掺杂比例的钼氮共掺杂TiO2光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRSs)及光致发光光谱(PL)等手段对催化剂进行了表征,并通过降解亚甲基蓝(MB)对催化剂光催化活性进行了评价.结果发现,掺杂后TiO2在可见光区吸收...     

磷钨酸修饰的纳米TiO_2薄膜的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱物,乙酸为溶剂,用溶胶-凝胶法制备了磷钨酸修饰的纳米TiO2薄膜(PW12/TiO2)。通过FT-IR、UV-Vis、XRD、BET、SEM进行了表征。结果表明,磷钨酸修饰的纳米TiO2具有锐钛矿晶型和较大的比表面积,磷钨酸在TiO2中仍保持Keggin结构,并抑制了粒子烧结过程中的长大。研究了PW12/TiO2薄膜在对氯苯酚光降解中的催化活性。当磷钨酸与TiO2的摩尔比为0.02∶1,240℃焙烧,PW12/TiO2薄膜的光催化降解反应遵循L-H机理,一级反应速率常数为0.016min-1。磷钨酸与TiO2在光催化反应中有明显的协同作用。     

金属和非金属共掺杂TiO_2催化剂光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了B、N和Ce共掺杂TiO2光催化剂,并用XRD、SEM等表征了其结构特征。以酸性大红染料为模型化合物,探索了其光催化性能,同时考察了制备条件对共掺杂TiO2催化剂活性的影响。结果表明,当B、N和Ce的原子为1∶2∶0.1时,光催化剂活性最大,大红染料的降解率达到98%。     

TiO_2溶胶改性PVDF中空纤维超滤膜的亲水化研究

通过PVDF铸膜液中添加TiO_2溶胶,采用相转化法制备了PVDF-TiO_2中空纤维共混超滤膜,并经SEM-EDX、亲水性与超滤测试、以及抗污染实验等手段研究了TiO_2溶胶对PVDF中空纤维膜的结构和亲水性能的影响.结果表明:当TiO_2含量为4.5%时,膜的亲水性能较好,抗污染性有明显的改善,在保持截留率基本不变的情况下,纯水通量明显提高,由108L/(m~2·h)提高到244 L/(m~2·h);但过高的TiO_2含量会产生严重的纳米颗粒团聚现象而造成膜的各项性能指标下降.     

Cu(Ⅱ)掺杂锐钛矿TiO_2第一性原理研究

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,模拟计算了Cu(II)掺杂锐钛矿TiO2,讨论了Cu(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Cu(II)掺杂锐钛矿TiO2晶体后,Cu-3d与O-2p轨道上的电子发生强烈关联作用,使O-2p轨道发生分裂,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。     

酸在制备金红石型纳米TiO2中的作用

以成本低廉的偏钛酸和浓硫酸为起始反应物,采用水热合成法进行了纳米金红石型TiO2的合成研究.研究了制备过程中浓硫酸对偏钛酸的溶解情况,以及水热反应的pH值对TiO2晶型转变的影响.结果表明:只有当偏钛酸完全溶解,并且水热反应时的pH小于等于0.4时,才能制得纯相的金红石型TiO2.     

非金属元素掺杂TiO2可见光催化原理的探讨

本文从几篇文献的误解入手,介绍了掺氮二氧化钛(TiO2)具有可见光活性的几种不同观点,在分析后,得出掺氮TiO2具有可见光活性是由于两方面的因素造成的:一是氮的掺杂使TiO2的价带产生变化,这种变化使价带附近的空穴活动性降低、带隙变小;二是掺氮TiO2存在氧空位,并且氧空位在导带边缘,使能带变窄.同时还介绍了掺硫TiO2、掺碳TiO2吸收可见光的原理.     

过渡金属掺杂金红石相TiO2能带结构的第一性原理计算

本文采用第一性原理能带计算方法和超晶胞模型计算金红石相TiO2掺杂过渡金属元素的电子结构.计算结果表明,Zn掺杂对TiO2的带隙宽度影响不明显,V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu的掺杂都有可能使TiO2吸收带出现红移现象或产生在可见光区的吸收,其中杂质原子的t2g态起了重要作用.     

过渡金属离子掺杂对TiO2纳米尺寸及其相结构的影响

利用酸催化的溶胶-凝胶法合成了一系列不同掺杂量的Fe3 /TiO2、Cr3 /TiO2纳米复合微粒.用XRD和TEM研究了Fe3 、Cr3 的掺杂对TiO2纳米粒子尺寸和相结构的影响.结果表明:掺杂离子不同,对TiO2纳米粒子尺寸和相结构的影响不同.在所研究的掺杂量范围内(x:0.0000～0.1000),TiO2纳米粒子的粒径随Cr3 掺杂量的增加呈减小的趋势,但幅度不大;而Fe3 的掺杂则会引起TiO2粒子的团聚和晶粒的长大;由XRD分析可知:在掺杂量范围内,不会发生Fe2O3、Cr2O3等相的偏析,但Fe3 的掺杂引起了TiO2在低温条件下由锐钛矿向金红石的相转变.通过UV-Vis光谱的研究发现:Fe3 、Cr3 的加入,可以使TiO2对光的吸收拓展到可见区,同时随着掺杂量的增加,对可见光的吸收强度显著增强.     

钛酸盐中钠离子含量对其水热转化制备TiO_2纳米材料的影响

采用水热法制备了单晶TiO2纳米材料。用X射线衍射仪和透射电子显微镜对产物的晶相组成和形貌进行了表征。考查了钛酸盐中钠离子含量对其水热转化所得TiO2产物的相组成、形貌和尺寸的影响。当pH值为1,含有钠离子时,得到的是以菱形为主的直径为10nm左右的单晶锐钛矿纳米颗粒,不含钠离子时,得到的产物以单晶锐钛矿纳米颗粒为主,同时含有少量单晶金红石纳米棒。当pH值为4,含有钠离子时,得到的是具有高长径比的单晶锐钛矿纳米棒,宽为60nm左右,长为300～500nm左右,不含钠离子时,得到的是尺寸为20nm×60nm的短纳米棒。同时,探讨了钛酸盐中钠离子的影响机理。     

SiO2胶体的掺杂对纳米TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶，并掺入少量SiO2胶体，用浸渍一提拉法在玻璃表面镀膜，经高温烧结后制得具有一定厚度、均匀平整的锐钛矿型TiO2薄膜。研究了SiO2胶体的加入量、加入SiO2胶体前后陈化温度、时间，光照时间对甲基橙的光催化活性的影响。结果表明陈化温度，时间，光照时间对光催化效果有重要影响，SiO2胶体掺入量为3％时可明显提高TiO2薄膜的光催化活性和超亲水性。借助于XRD、SEM、DTA等测定分析，确定了TiO2薄膜的外观形貌、晶体结构及稳定晶相。