掺杂铁纳米TiO2的制备及其光催化性能研究

分别采用水热法和溶胶-凝胶法制备了纳米级TiO₂和不同掺铁量的TiO₂纳米粒子。通过纯TiO₂和掺铁TiO₂分别作光催化剂时甲基橙溶液在紫外光下的光催化降解试验发现，溶胶-凝胶法掺杂铁离子可以有效地提高TiO₂光催化活性，而水热法掺杂铁使TiO₂的光催化活性明显降低。Fe/TiO₂摩尔比为0.01％～0.1％，随掺杂量的增大,TiO₂光催化活性逐渐降低。     

La掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO₂和不同La掺杂量的TiO₂纳米粒子，对样品进行了TG-DTA、XRD和UV-Vis 吸收光谱分析，并以染料废水甲基橙为目标降解物，考察了样品的光催化性能。结果发现，La的掺杂抑制了TiO₂粒径的长大，细化了晶粒；La掺入到TiO₂的晶格中，引起了晶格的畸变和膨胀；La的掺杂使TiO₂的吸收带边发生了红移；适量La的掺杂可提高TiO₂的光催化性能。试验条件下，最佳掺杂摩尔分数为0.1％。     

Zn2+离子掺杂对负载TiO2薄膜光催化活性的影响

以钛酸丁酯和ZnSO₄·7H₂O为原料，采用溶胶-凝胶法在钛片、玻璃、釉面瓷砖、陶瓷、不锈钢和铝片六种载体上制备了Zn²⁺掺杂TiO₂薄膜，讨论了不同Zn²⁺掺杂浓度下不同载体表面上制备的TiO₂薄膜对甲基橙脱色率的影响。结果表明，Zn²⁺对TiO₂薄膜的掺杂效果与载体的类型密切相关，并且不同载体其Zn²⁺掺杂的最佳浓度也不同。Zn²⁺掺杂后，TiO₂薄膜光催化活性提高最大的是釉面瓷砖，其次是钛片、玻璃、陶瓷。不锈钢和铝片上TiO₂薄膜的光催化活性不但没有升高，反而降低了。     

TiO2薄膜的制备、改性及光催化性能的研究

以铝片为基底,采用阳极氧化法制备氧化铝薄膜作为TiO₂的固定载体。用溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶,通过在氧化铝薄膜载体上浸渍提拉得到TiO₂膜。通过交流电沉积的方法对其掺杂贵金属改性,得到M/TiO₂复合膜。利用紫外-可见光谱法对复合膜进行表征。实验结果表明,利用Al₂O₃可以很好的负载TiO₂溶胶,500 ℃焙烧有利于形成催化能力较好的锐钛矿型TiO₂,掺杂贵金属Ag和Au的TiO₂试样对甲基橙的光催化效果明显优于未掺杂金属的TiO₂试样。     

钨离子掺杂对钛片表面TiO2薄膜光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶法制备了负载在钛片上掺杂W⁶⁺的TiO₂薄膜光催化剂。研究结果表明,焙烧温度为520 ℃,TiO₂薄膜光催化剂活性最好;W⁶⁺的掺杂提高了TiO₂薄膜的光催化活性。当W⁶⁺掺杂浓度为6.04×10¹⁶个·cm^-3时,W⁶⁺-TiO₂薄膜光催化剂光催化活性最高,XRD结果表明,掺杂W⁶⁺前后TiO₂均为锐钛矿相,并未检测出任何钨的氧化物。     

不同载体表面负载TiO2薄膜的离子掺杂研究

TiO₂薄膜是解决TiO₂回收的有效方法，缺点是TiO₂活性低，寻找合适的载体以及提高TiO₂薄膜的光催化活性,是TiO₂负载薄膜技术需要解决的核心问题。研究了13种离子对负载在釉面瓷砖、玻璃、陶瓷、钛片、铝片和不锈钢片6种载体上TiO₂薄膜的掺杂，并从界面材料结构、双电层结构等方面讨论了离子掺杂与载体对TiO₂薄膜光催化活性的影响。结果表明，TiO₂薄膜的离子掺杂效果不仅和离子掺杂浓度、种类有关，而且还与载体类型有关。TiO₂薄膜和非金属载体主要形成复合半导体结构，改善掺杂离子对载流子的捕获能力。金属载体与TiO₂薄膜之间主要形成肖特基势垒，有利于电子与空穴的分离。载体与TiO₂薄膜之间形成的界面双电层结构能改变离子捕获中心与TiO₂半导体费米能级间的相对位置，从而提高或降低离子对载流子的捕获能力。     

TiO2薄膜光催化剂的性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃管上制备了透明的TiO₂薄膜，并利用XRD、Raman、UV-Vis和XPS技术对薄膜进行了表征。结果表明,在773 K焙烧的TiO₂样品在290～330 nm处的吸收明显强于573 K焙烧的样品。在573 K焙烧的情况下，薄膜基本为非晶态，但却表现出良好的光催化活性，并随着负载层数的增加，薄膜的光催化活性逐渐增加。在573 K以上，随焙烧温度的升高，TiO₂薄膜的光催化活性逐渐降低。     

负载型TiO2/SiO2光催化降解苯酚的研究

以白炭黑为载体、聚乙烯醇 (PVA) 和 Ti(SO₄)₂ 为原料， 在分散剂存在下直接焙烧制备超细负载型 TiO₂/SiO₂ 光催化剂， 结果表明， 在450 ℃焙烧2 h所制 SO₄^2-/TiO₂-SiO₂（SO₄^2-质量分数3.4%，TiO₂∶SiO₂=1∶6，比表面积54 m²/g）具有最佳光催化效果。光催化苯酚结果显示,在紫外灯下光降解苯酚（＜100 mg/L）符合零级动力学方程，催化活性随pH值的增加而增加，pH=10时表观速率常数[WTBX]k[WTBZ]=0.33 mg/L·min，为苯酚废水处理提供了一条简便易行、成本低廉的方法。同时考察了光催化剂制备因素对催化剂活性的影响。     

掺镧纳米TiO2的光催化性能研究

研究了掺镧纳米TiO₂的物理特性及光催化活性，探讨了它们之间的关系，通过对甲基橙和罗丹明两种不同结构物质的降解实验，发现掺镧纳米TiO₂光催化性能具有广泛性。用于实际印染废水处理，再次验证掺镧能提高TiO₂的光催化效能，掺镧摩尔分数为0.02%时光催化效果最好。     

纳米TiO2光催化材料离子掺杂的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了13种金属离子掺杂对纳米TiO₂光催化材料缺陷的影响,并讨论了离子掺杂对TiO₂光催化材料平均电子密度和光催化活性的影响。结果表明,纳米TiO₂光催化材料的缺陷主要是氧空位、孪晶界、位错和金属空位等。正电子湮没谱的分析表明,Fe³⁺、W⁶⁺和La³⁺高价态离子的掺杂降低纳米TiO₂的平均电子密度,低价态的Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺、Co²⁺和Ag⁺掺杂增大了纳米TiO₂的平均电子密度,Al³⁺、V⁵⁺、Ni²⁺和Cr³⁺的掺杂对纳米TiO₂平均电子密度没有影响。纳米TiO₂的离子掺杂寿命谱与光催化活性之间关系分析表明,Pb²⁺、La³⁺、Cr³⁺和Co²⁺掺杂时,材料中自由体积缺陷的形成不利于TiO₂光催化活性的提高,而Fe³⁺、W⁶⁺、La³⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ag⁺、Al³⁺、V⁵⁺和Ni²⁺掺杂时,则有利于TiO₂光催化活性的提高。     

利用Sol-Gel法与水热合成法制备纳米TiO2及其光催化活性研究

以Sol-Gel法及水热合成方法制备了纳米TiO2,利用XRD进行了表征,以太阳光为光源,通过对亚甲基蓝溶液的降解反应,考察了两种方法所得样品的光催化活性。结果表明,利用水热合成法制备的锐钛矿型TiO2具有更小的粒径,而通过溶胶-凝胶制得的样品为混晶型TiO2,对亚甲基蓝降解具有较高的光催化活性。     

ZnO薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶 凝胶法在石英玻璃基底上制备出性能优良的ZnO薄膜。并通过XRD、AFM和UV VIS吸收光谱对薄膜的结构及形貌进行表征,研究了降解温度、苯酚溶液的初始浓度和空气流量对ZnO薄膜光催化性能的影响,ZnO薄膜光催化降解苯酚的最佳条件：降解温度25～45 ℃,空气流量40 mL·min^－1。起始浓度越低,降解效果越显著,同时实现了ZnO薄膜催化剂的固载,催化效果显著。同时研究了ZnO薄膜催化剂的固载。固载后的ZnO薄膜催化剂催化效果显著,且便于回收利用。     

纳米TiO2光催化剂的制备及其活性研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO₂光催化剂，通过XRD表征产物的晶相结构。在单因素试验的基础上，用正交试验法对影响催化剂活性的条件进行了优化研究，结果表明，在焙烧温度600 ℃ 、焙烧时间2.5 h和V(醋酸)∶V(水)＝1∶1.67条件下，催化剂活性最大，对次甲基蓝的降解率可以达到85.4%。     

以水为溶剂制备TiO2-SnO2复合纳米膜及其光催化降解丙酮性能

以钛酸丁酯为原料,在不添加其他溶剂的情况下低温水解,制备了具有晶态结构TiO2与TiO2-SnO2复合透明溶胶,并在铝片上制备了纳米膜.以空气中的有机挥发物丙酮模拟污染物,研究了SnO2与TiO2摩尔比及热处理温度对TiO2-SnO2复合纳米膜的光催化降解性能的影响,并进行了X射线衍射与扫描电镜表征分析.含n(SnO2)n(TiO2)=120的该复合膜催化剂,在393～573 K较低温度下处理后具有最强的光催化活性.     

掺杂Fe~(3+)纳米TiO_2膜光催化降解VOCs

利用玻璃弹簧负载TiO_2膜光催化降解VOCs,以室内空气污染物甲醛、丙酮和甲苯为目标污染物,采用自制反应器,分析了初始浓度、空气湿度和气体流量对甲苯降解效果的影响,考察了三种物质混合的降解效果,对比了在相同条件下单一甲苯和VOCs中甲苯的降解效果。结果表明,气体流速5 L·min~(-1)时,甲苯的降解效率为74.6%,空气湿度为30%时,甲苯降解率为81.6%,初始浓度为0.173 mg·L~(-1)时,甲苯降解率为94%,在这三种情况下,甲苯降解效果较好;对VOCs中甲苯和单一甲苯的降解效果进行对比,发现混合气体中甲苯的降解率在反应205 min后高于单一甲苯。     

TiO_2薄膜反应器制备及染料亚甲基兰降解研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO2粉体并制作TiO2薄膜光催化反应器,考察溶液阴离子、pH值、染料的初始浓度、光强度、照射时间、外加氧化剂等因素的影响。实验结果表明:SO42-的存在可以提高降解率,在pH=1,100W紫外灯间距10 cm照射120min,并外加适量H2O2的条件下,对初始浓度10mg/L的染料亚甲基蓝溶液的降解率可达到98.6%。     

银纳米颗粒负载TiO2复合薄膜的光催化活性及其光电流性质

制备了3种不同粒径的Ag纳米颗粒，将它们分别掺入二氧化钛溶胶，制备成复合二氧化钛薄膜，利用TEM测定了Ag粒子的大小，测量TiO2复合膜的光电流，以亚甲基蓝降解反应评价了Ag／TiO2薄膜的光催化活性，结果表明，负载不同粒径Ag纳米粒子后，TiO2薄膜的光电流和光催化活性均得到一定程度的提高。当负载平均粒径6.9nm的Ag粒子后，薄膜具有最高的光电流和最强的光催化活性。     

二氧化钛薄膜制备工艺的研究进展

二氧化钛薄膜是一种具有光、电特性的廉价的半导体材料，近年来受到研究人员的广泛关注，二氧化钛薄膜的这些特殊性能使其应用于诸多领域。不同的制备工艺可以得到性能不同的二氧化钛薄膜，使其适用于相关领域。简要叙述了二氧化钛薄膜的基本特性及应用，主要介绍了电化学法、溅射法、溶胶-凝胶法和水解沉淀法等二氧化钛薄膜制备工艺的原理、研究现状和优缺点，并根据各工艺的不足，指出了今后的发展趋势。