Ag/TiO2纳米管复合材料的合成及其光催化性能研究

采用水热法制备了TiO2纳米管,并采用光化学沉积法制得含Ag量不同的Ag/TiO2-NTs纳米管复合材料;利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis及FL等分析手段对Ag/TiO2-NTs复合材料进行表征,并研究了Ag/TiO2-NTs对甲基橙(MO)的紫外光催化降解性能。结果表明,Ag纳米粒子均匀分散在纳米管表面,Ag/TiO2-NTs复合材料在可见光区域表现出较强的吸收性能;Ag含量为4%的Ag/TiO2-NTs复合材料光催化降解率最高,紫外光照射3h后,初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液降解率达到99%,比未掺Ag的TiO2纳米管降解率提高了16.6%。     

Ag+/Ag-TiO2纳米空心球制备及其可见光催化性能

在TiO2/聚苯乙烯复合材料表面沉积硫化银,空气中煅烧制备了Ag+/Ag修饰的二氧化钛纳米空心球(Ag+/Ag-TiO2纳米空心球,即Ag+/Ag-HTS)。结果表明,所制备的Ag+/Ag-HTS具有可见光催化降解甲基橙的活性,随着甲基橙的初始浓度降低其催化降解效率提高。肖特基势垒的形成有助于更多的空穴转移到材料的表面,增强其光催化效率;表面的Ag+有助于电子的清除,防止光激电子与光激空穴复合。随着硫化银沉积数量的提高,Ag+/Ag-HTS的可见光催化活性提高,其光催化降解甲基橙的反应具有假一级反应的动力学特征。使用25%Ag+/Ag-HTS光催化剂,在可见光下照射2 h甲基橙降解率高达70.6%。     

纳米四针状氧化锌晶须光催化降解甲基橙

以纳米四针状氧化锌晶须(T-ZnOw)为光催化剂,以甲基橙为染料模型化合物,研究了T-ZnOw的光催化氧化降解性能.考察了甲基橙溶液的初始浓度、催化剂用量和粒径等因素对光催化氧化降解反应的影响.研究结果表明,纳米T-ZnOw光催化氧化降解甲基橙的反应遵循一级反应动力学规律;光催化剂纳米T-ZnOw的最佳用量为2g/L,此时经60min光催化降解后,甲基橙溶液的色度剩余率仅为8%;T-ZnOw粒子直径越小,光催化活性越高,效果越好.对比实验和重复实验结果表明,纳米T-ZnOw的光催化氧化降解效果比纳米TiO2和普通球形纳米ZnO粉体更好,是一种高效、长寿的光催化剂材料.     

Ag掺杂APS改性的TiO2颗粒的制备及其光催化降解作用

为提高Ag/TiO2纳米颗粒的光催化降解作用,采用聚合凝胶工艺路线,以钛酸四丁酯为前驱体,硝酸银为银源,通过向反应体系引入鳌合剂醋酸、表面改性剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)以及还原剂甲醛等添加剂,制备出TiO2粉体及Ag/TiO2纳米复合粉体。利用FT-IR、XRD、TG-DTA、TEM和UV-Vis-NIR等手段对样品进行表征。结果表明,经γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性的TiO2颗粒掺Ag后分散性得到改善,粒径约1 nm的Ag颗粒较均匀地分布在10～15 nm TiO2颗粒上;可见光的利用和锐钛矿热稳定性都得到提高;Ag/TiO2纳米颗粒在光照下对甲基橙具有良好的光催化降解效果。     

ZnO/Ag/CdCO_3纳米复合光催化剂的制备及性能研究

采用配位均匀共沉淀法制备出ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂,用TEM、XRD、FT-IR、ICP等对产物的形貌、微观结构及组成进行了表征,着重研究了反应物配比及Cd(NO3)2浓度对ZnO/Ag/CdCO3纳米复合光催化剂催化降解甲基橙光催化活性的影响规律,结果表明,n(Zn2+):n(Ag+):n(Cd2+)=21:1.76:1.75,Cd(NO3)2浓度为0.168mol·dm-3时制得的纳米复合光催化剂对甲基橙(MO)的降解率较ZnO/Ag提高51%,ZnO/Ag/CdCO3对MO的光催化降解符合一级反应动力学方程,表观速率常数为1.4551h-1,是ZnO/Ag的7倍。     

掺Fe3+附银二氧化钛光催化剂的制备及其光催化活性研究

采用酸催化溶胶-凝胶法和光化学沉积法相结合制备出了掺Fe3 附Ag纳米TiO2复合粒子,用TEM、XRD、XPS、UV-vis等技术进行了表征.结果表明:纳米粒子粒径约为10～15nm;Fe3 的掺杂能促进TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变;改性后的TiO2对光的吸收发生红移,吸收强度明显增大;XPS分析表明附载在TiO2表面的银以Ag0形式存在.以紫外光为光源,甲基橙为目标降解物,评价了催化剂的光催化活性,实验表明,掺Fe3 附Ag的TiO2比纯TiO2及仅掺Fe3 或仅附Ag的TiO2能显示出更高的光催化活性;且掺Fe3 0.4%、附银1%(摩尔分数)的催化剂的光催化活性最高.     

纳米二氧化钛的光催化性能研究

采用TiOSO4常温水解法制备纳米二氧化钛，以甲基橙溶液做光催化降解实验，考察各种因素对光催化降解效果的影响。结果表明：加入表面活性剂方式制备的纳米TiO2具有更大的比表面积,光催化降解效果明显；甲基橙溶液的初始浓度越低,光催化降解效果越好；锐钛晶型96．5％、金红石晶型3．5％(质量比)的混晶型纳米TiO2具有更高的光催化活性；进行过多次光催化实验的纳米TiO2经再生后仍然可保持较高的光催化活性。     

热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶光催化性能的影响

采用溶胶–凝胶法在常压下经不同温度热处理制备了TiO2/SiO2复合气凝胶光催化剂,利用XRD、TGA和BET等手段对其微观结构进行表征,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化性能,研究了热处理温度对TiO2/SiO2复合气凝胶的微观结构及光催化性能影响规律.结果表明:随着热处理温度升高,TiO2/SiO2复合气凝胶中锐钛矿结晶度升高,晶粒尺寸增大,比表面积减小,使TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.当热处理温度为700℃左右,紫外光照20 min TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的降解率达到95.4%.     

Eu~(3+)掺杂纳米TiO_2的制备及催化降解亚甲基蓝的研究

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的纳米TiO2粉体,采用X射线衍射(XRD)和荧光光谱分析(PL)等手段对TiO2的相结构和TiO2中电子-空穴对的复合性能进行了表征,探讨了掺杂组分对光催化活性的影响机制。以紫外光下降解亚甲基蓝为探针反应,考察铕的掺杂对催化剂催化性能的影响。结果表明Eu3+的掺杂能够通过抑制催化剂晶粒长大从而减少团聚,并且通过降低光生电子-空穴的复合几率,提高催化剂的光催化活性。光催化实验表明,催化剂加入量为3g/L,亚甲基蓝溶液初始浓度为20mg/L时,掺杂1%Eu3+的催化剂催化性能最佳,反应3.5h降解率达到85.5%。     

形貌对锐钛矿型TiO_2纳米管薄膜光催化性能的影响

采用阳极氧化法在纯钛表面制备了5组平均内径不同以及5种管长不同的TiO2纳米管阵列薄膜,应用SEM对管径进行了表征.将之烧结成锐钛矿型后通过光催化降解甲基橙溶液研究管径与管长的大小对其光催化活性的影响,通过重复催化实验研究其重复使用的效果.结果表明:管径为100nm时催化剂催化降解甲基橙的效果最好,管长则基本不影响纳米管薄膜的催化活性.重复催化实验表明,TiO2纳米管薄膜有很好的重复使用效果.     

TiO_2-Al_2O_3负载型催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和氢氧化钠为反应物,采用两步水热法制备TiO2纳米线,并将其原位负载于Al2O3载体上,研究它们对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,锐钛矿相TiO2主要呈纳米线和八面体状负载在Al2O3载体上,当TiO2负载质量分数为30%,焙烧温度为400℃,催化剂用量为1.332 0 g/L时,TiO2-Al2O3负载型催化剂光催化降解甲基橙的性能最佳,光照5 h后,甲基橙在紫外和太阳光下的降解率分别达到58.9%和55.6%。相同实验条件下,TiO2-Al2O3负载型催化剂对甲基橙的降解率比单纯TiO2提高了35.1%。     

Er2Sn2O7的水热合成及光催化活性研究

采用水热法制备了Er2Sn2O7纳米颗粒,并用TEM、XRD、IR、Raman等技术对其进行了表征.结果表明:Er2Sn2O7纳米颗粒的粒径约为20nm左右,且尺寸分布均匀.以紫外光为光源,甲基橙为目标降解物,研究了该纳米催化剂的光催化活性,结果显示其具有较高的催化效率.另外,对甲基橙催化降解后的产物进行了UV-vis、IR、Fluorescence表征分析,并初步探索了甲基橙分子在该实验条件下的光催化降解机理.     

壳聚糖-CdS复合纳米粒子对甲基橙的光催化降解作用

用反相微乳液法制备了壳聚糖-CdS复合纳米粒子,并考察了复合纳米粒子用量、光照条件和溶液pH值等因素对光催化降解甲基橙的影响.结果表明:在100 mL质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液中加入0.30 g复合纳米粒子,可以达到较好的光催化降解效果;甲基橙在光催化降解过程中最大吸收波长464 nm处的吸收峰迅速减弱,并最终消失,且在258 nm和455 nm处出现了新的吸收峰,说明甲基橙发生了降解;溶液pH值对光催化降解甲基橙有一定的影响,在弱酸性条件下降解效率较高;复合纳米粒子比普通CdS降解效率高,2 min时高出50%,400 min时高出21.3%.初步提出了复合纳米粒子光催化降解机理,复合纳米粒子的吸附作用是光催化降解作用的前置步骤.     

铁掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe3 的纳米TiO2微粒,采用X光衍射仪对粉体进行了表征.以甲基橙为目标降解物,研究了Fe3 掺杂纳米TiO2光催化性能.结果表明,掺杂适量Fe3 能够提高TiO2的光催化活性,当Fe3 的掺入量为摩尔比0.41%时催化活性最高.以紫外灯为光源,降解初始浓度为20mg·L-1的250mL甲基橙溶液,催化剂0.41%(摩尔分数)Fe3 -TiO2投加量为0.5g时,甲基橙的光催化降解效果最好.     

TiO_2柱撑蒙脱土的制备及其光催化性能的研究

采用TiCl4在 HCl中的水解制备TiO2柱撑蒙脱土(TiO2-PILM)纳米光催化材料,通过X射线衍射和红外光谱对其进行了表征.考察了甲基橙的初始浓度、甲基橙溶液、pH值对光催化降解效果的影响.结果表明,TiO2-PILM具有大的晶面间距,TiO2-PILM 对甲基橙有较好的光催化活性,吸附动力学数据很好地符合Lagergren二级速率方程,在甲基橙初始浓度为10mg/L、投样量为0.02g、在酸性或碱性条件时,TiO2-PILM对甲基橙的降解率较高.     

不同气氛下TiO2纳米晶的光催化性能研究

以甲基橙的光催化降解为探针反应,从表观降解率和TOC去除率两个指标评价了纳米TiO2样品在不同焙烧温度和反应气氛下的光催化活性.结果表明,400℃焙烧的锐钛矿型TiO2纳米粒子的晶粒尺寸为11.69nm,在光催化降解甲基橙的实验中表现出最佳的光催化活性.光催化反应进行20min后对甲基橙的表现降解率达98.99%,反应进行30min后对甲基橙水溶液TOC的去除率为79.36%,TOC的去除效果滞后于色度的去除.不通空气时,样品对甲基橙的降解率最差,降解速率明显滞后于通空气和O2的情况,且通O2的降解效果更好.     

原位水解低温制备ZnO-TiO2复合半导体光催化剂

以乙二醇作反应物和溶剂，通过原位水解低温晶化法在较温和的条件下制备出纳米复合ZnO-TiO2光催化剂．通过TEM、XR-D、UV-Vis、BET、粒度分析等技术手段对光催化剂进行了表征，发现ZnO-TiO2是由纳米级的ZnO和TiO2粒子组成，该光催化剂分散性好，并且可以吸收部分可见光，扩大了光吸收范围。光催化降解甲基橙实验表明，ZnO-TiO2纳米复合氧化物的光催化活性明显高于自制的TiO2和ZnO单一氧化物和商业P25TiO2．     

纳米TiO2/聚酯织物的制备及光催化性能

基于聚合物溶剂诱导结晶(SINC)原理,制得了纳米TiO2/聚酯光催化织物。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)和扫描电镜(SEM)对表面成分和形貌进行了表征,通过甲基橙的降解脱色试验考察了纳米TiO2/聚酯织物的光催化性能,研究了浸渍时间、悬浮液中TiO2含量对光催化性能的影响。结果表明,聚酯织物利用溶剂诱导结晶负载纳米TiO2比直接浸渍负载纳米TiO2的分散性好、活性高,且重复使用性好。溶解时间5s、悬浮液中TiO2浓度0.035 g/mL为最佳实验条件,制得的光催化织物对甲基橙的8h降解率可达95.1%。     

Si含量对TiO_2/SiO_2复合气凝胶结构及光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同Si含量的TiO2/SiO2复合气凝胶.利用XRD、FTIR、XPS和BET等手段表征了复合气凝胶组织结构,以甲基橙溶液光催化降解实验评价其光催化活性,研究了Si含量对TiO2/SiO2复合气凝胶的结构及光催化性能影响规律.结果表明:TiO2/SiO2复合气凝胶中Ti-O-Ti、Si-O-Si和Ti-O-Si键相互交织,使复合气凝胶具有小晶粒尺寸、高比表面积和高热稳定性.随着Si含量增大,TiO2/SiO2复合气凝胶中TiO2晶粒尺寸减小,TiO2结晶度降低,比表面积增大,平均孔径减小,且TiO2/SiO2复合气凝胶对甲基橙溶液的光催化降解活性呈现先升后降的变化趋势.适当Si含量能显著改善TiO2/SiO2复合气凝胶的结构和光催化性能,Si含量最佳值在9wt%附近.     

g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能研究

采用经硫酸处理过的三聚氰胺热解制备g-C_3N_4,利用光照还原在其表面负载Ag颗粒,再通过原位沉积法沉积上AgCl和TiO_2,制得g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2复合催化剂。既而采用XRD、TEM、FT-IR、UV-Vis-DRS和PL等分析手段对材料进行表征。并用10mg催化剂、50mL 15mg/L甲基橙溶液作为反应体系进行光催化实验。光照80min后,g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2光催化剂对甲基橙的降解率为99.35%。相同条件下,g-C_3N_4、g-C_3N_4/Ag和g-C_3N_4/TiO_2催化剂对甲基橙的降解率分别为34.29%、45.33%和55.84%。该结果表明,复合材料g-C_3N_4/Ag/AgCl/TiO_2具有优异的光催化性能。优异的光催化性能得益于材料中g-C_3N_4、Ag、AgCl和TiO_24种组分间的协同作用。