Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。     

铜掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化亚甲基蓝研究

利用溶胶-凝胶法以钛酸四丁酯、硝酸铜为原料制备了不同质量分数铜掺杂的TiO_2光催化剂,采用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径测定仪(BET)、热失重分析仪(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)、X射线能量散射谱仪(EDS)和透射电镜(TEM)对其进行了表征。结果表明,铜掺杂进入TiO_2晶格,掺杂后TiO_2在400~600℃之间为锐钛矿型结构,700℃时为金红石型结构,掺杂后比表面积降低。以制备的铜掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝进行光催化降解实验,结果表明,亚甲基蓝的降解率显著提高,当铜掺杂质量分数为0.3%时,TiO_2光催化剂4h可降解亚甲基蓝90%左右。     

硝酸改性活性炭纤维负载TiO_2对水中亚甲基蓝的光催化降解研究

选用活性炭纤维(ACF)为载体,硝酸为改性试剂,亚甲基蓝降解率作为活性评价指标,通过正交试验设计确定了TiO_2/改性ACF光催化剂的最佳改性条件。结果表明,最佳改性条件为:硝酸浓度为6mol/L,真空浸渍时间为120min,真空浸渍次数为2次,烘干温度为200℃。分别在有无紫外光照射情况下进行了重复使用实验,结果表明亚甲基蓝的降解是基于TiO_2的光催化氧化活性,使用5次后,TiO_2/改性ACF光催化剂对亚甲基蓝的降解率仍高达99.8%以上。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

B与S共掺杂锐钛矿相TiO_2的制备与性能研究

以钛酸四丁酯、硫脲和硼酸为原料,采用溶胶-水热法制备了B-S-TiO_2光催化剂。通过TG-DTA、XRD、FT-IR、UV-Vis、PL等手段对样品进行表征和分析,研究了不同热处理温度对共掺杂B-S-TiO_2光催化剂晶体特性的影响。以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究了不同热处理温度下系列样品在可见光激发下的光催化性能。结果表明,B和S的共掺可以抑制样品由锐钛矿相向金红石相的转变,限制晶粒的生长,拓宽TiO_2的光谱响应范围至可见光区,减小了光生电子-空穴对的复合几率。当n(B)∶n(TiO_2)=1∶25,n(S)∶n(TiO_2)=1∶50,热处理温度为450℃时,B-S-TiO_2样品在发光范围为可见光的普通日光灯下5h内对亚甲基蓝的降解率达92.52%,显著高于同等实验条件下P25的降解率(60.74%)。     

氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理

用氧化石墨烯(GO)和TiO_2水凝胶制备一系列GO/TiO_2复合光催化剂。通过SEM,XRD和Raman光谱等对复合光催化剂进行表征,研究不同实验条件下纯TiO_2和复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)染料废水的脱色效果。结果表明:复合光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿相,其光催化活性优于纯TiO_2。当GO的复合量达到15%(质量分数)时,光催化活性最高。在浓度为10mg/L、初始pH值约为8的30mL合成废水中加入250mg复合光催化剂,2.5h后脱色率可达93.1%。通过复合氧化石墨烯,以TiO_2为主要成分的复合光催化剂具有一定的可见光光催化活性。根据处理前后模拟废水的紫外-可见光光谱全波扫描结果推测,GO/TiO_2复合光催化剂的光生电荷会直接破坏MB分子中的发光基团,在处理过程中没有新的发光基团产生。     

钒钴共掺杂TiO_2光催化剂的研究

采用溶胶-凝胶法制备V、Co共掺杂改性TiO_2光催化剂,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了V、Co共掺杂对TiO_2光催化剂性能的影响,结果表明,V、Co共掺杂对催化剂的平均晶粒粒径、吸收光谱、光生电子—空穴对的复合率、光催化性能都具有显著影响。通过正交试验得到共掺杂体系的最佳掺杂量为n(V)∶n(Ti)=0.3%、n(Co)∶n(Ti)=0.1%,此掺杂量下所制备的样品对MB进行降解,在普通日光灯下反应6h的光催化降解效率达96.4%,明显优于同等条件下德国Degussa公司生产的P25纯TiO_2光催化剂的降解效率44.35%。     

高活性光催化剂纳米Ag-碳纳米管-混晶TiO_2复合纤维的可控制备

为解决TiO_2对太阳能有效利用率低、光生电子与空穴再复合率高、光催化活性低且难回收等应用难题,利用静电纺丝技术成功地制备了纳米Ag-碳纳米管(CNT)-混晶TiO_2复合纤维,并采用SEM、XRD、EDS及Raman等表征方法详细分析了材料的微观结构与组分,研究了纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维对亚甲基蓝的光催化活性。结果表明:锐钛矿与金红石相TiO_2混晶不仅可降低材料的禁带宽度,还能减缓光生电子与空穴的复合淬灭;纳米Ag颗粒的局域表面等离激元共振可增强Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维的光吸收,CNT能促进光生电子与空穴的有效分离;纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维对亚甲基蓝的首次降解率可达97.5%,且5次催化循环后对亚甲基蓝的降解率仍保持在90.0%以上。所得结论表明静电纺丝制备的新型纳米Ag-CNT-混晶TiO_2复合纤维是一种高活性的光催化剂,且容易回收,具有光降解亚甲基蓝的应用前景。     

锐钛矿型纳米TiO_2的制备表征及光催化研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO_2粉体,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对其进行表征分析,以亚甲基蓝为目标污染物,测定了纳米TiO_2的光催化效率。结果表明,制得的纳米TiO_2为单一锐钛矿结构,晶粒尺寸达到纳米级别,颗粒大致呈类球形,超声分散后纳米TiO_2团聚现象明显减轻。光催化实验结果表明,纳米TiO_2在光照条件下对亚甲基蓝有明显的降解作用,2h后降解率达到86.5%。     

金红石相Ce/TiO_2复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,硝酸铈为掺杂剂,采用水热法制备了纯TiO_2和不同掺杂浓度的Ce/TiO_2复合光催化剂。并用X射线衍射、扫描电镜和X射线能谱仪对样品的结构及形貌进行了表征,最后以亚甲基蓝为模型污染物,探讨了Ce掺杂量对TiO_2光催化性能的影响。结果表明:通过水热法制备的Ce/TiO_2仍为金红石型,掺杂Ce并未改变TiO_2的晶相结构。Ce/TiO_2复合光催化剂为分散均匀的微球形,粒径在1μm左右。掺杂Ce可显著提高TiO_2的光催化活性,当Ce掺杂量为3%时,对亚甲基蓝的降解率最高,达到99%。     

Zn-MOF前驱法制备ZnO/TiO2及其吸附降解性能

以有机金属骨架材料MOF-5为前驱体,一步法将ZnO与TiO_2复合制备ZnO/TiO_2材料。通过扫描电镜、红外光谱、X射线衍射(XRD)、UV-Vis光等方法对ZnO/TiO_2复合光催化剂的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,评价ZnO/TiO_2复合材料的吸附降解性能及循环效率。结果表明:所制备的ZnO/TiO_2光催化剂表面较粗糙,XRD表征有ZnO和TiO_2特征峰,ZnO的加入可提高TiO_2对波长小于600nm光的吸收;ZnO/TiO_2复合材料在模拟可见光和紫外光下及循环吸附降解性能都优于TiO_2,模拟可见光下5次重复循环利用ZnO/TiO_2的吸附降解率均能达97%以上。     

TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的合成

以钛酸四正丁酯(TBOT)、氧化石墨烯、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用水热法合成了一系列二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2)/石墨烯复合光催化剂,并对TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂进行了表征。研究结果表明,随着SiO_2用量的增大,TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的比表面积及气孔直径增大,在石墨烯用量为1%(wt,质量分数),SiO_2用量为30%(摩尔百分数),10mg TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂在80min内对亚甲基蓝(MB)溶液(10mg/L,40mL)的光催化降解率达到99.2%。     

水热法制备TiO_2/g-C_3N_4及其光催化性能

采用水热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)法、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。并以亚甲基蓝为降解对象,考察了在可见光条件下不同催化剂对亚甲基蓝的降解能力。研究结果表明,锐钛矿型二氧化钛均匀地负载在石墨相氮化碳片层上,TiO_2/g-C_3N_4复合材料的光吸收带边扩展到470nm,具有优异的可见光催化效率,它对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.0%。     

碳点/TiO2的制备及对亚甲基蓝的光催化性能

碱性条件下以葡萄糖为碳量子碳源,水热法制备碳量子点,碳点与TiO_2通过冷凝回流制备TiO_2复合材料(CQDs/TiO_2),通过分子荧光、扫描电镜等手段对碳点溶液和材料进行表征,并研究CQDs/TiO_2在紫外灯、白炽灯下不同时间、pH下对亚甲基蓝的吸附降解性能及循环性能。结果表明:通过分子荧光成功制备了碳点溶液;CQDs/TiO_2虽然在扫描电镜和X射线衍射中的形貌和结构与纯TiO_2并无明显差异,但其在红外谱图(1090和2354cm-1)和热重(400～600℃)与纯TiO_2相比均有差异,在一定程度上证明了碳点成分的存在;固体紫外漫反射结果显示在200～800nm波长下CQDs/TiO_2材料对光的吸收都强于TiO_2;CQDs/TiO_2在同种光源下对亚甲基蓝溶液的降解率都比纯TiO_2的高,且白炽灯效果要优于紫外灯;材料对亚甲基蓝的降解率都随pH的增加而提高;CQDs/TiO_2在白炽灯下的循环性能较好。     

席夫碱钴卟啉-TiO_2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用Alder法合成的5-对硝基苯基-10,15,20-三苯基钴卟啉,通过浓盐酸/Sn Cl2还原得5-对氨基苯基-10,15,20-三苯基钴卟啉,再与对硝基苯甲醛反应生成席夫碱钴卟啉,以席夫碱钴卟啉为敏化剂,并与纯锐钛矿型TiO_2作用,得到相应的金属卟啉敏化TiO_2复合光催化剂XFJ-Co-TPP-TiO_2。利用红外、紫外-可见漫反射光谱、XRD和SEM对所得金属卟啉以及XFJ-CoTPP-TiO_2复合光催化剂进行了表征和分析。分析结果表明,所合成的金属卟啉均为目标化合物,金属卟啉成功负载于TiO_2表面。以亚甲基蓝和罗丹明B为模型反应物,研究XFJ-Co-TPP-TiO_2复合催化剂的可见光光催化性能,与纯TiO_2的光催化效果相比,用席夫碱钴卟啉敏化后的TiO_2对亚甲基蓝和罗丹明B的光催化效果有了明显的提高。可见光条件照射下,各种清除剂对光催化降解反应的影响表明,空穴(h+)是催化剂XFJ-Co-TPP-TiO_2-1光降解罗丹明B反应体系中的主要活性物种。     

CNT-CdS-TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

采用溶胶凝胶法,以硝酸镉为镉源、钛酸四丁酯为钛源、硫脲为硫源,碳纳米管(CNT)为载体,分别制备了TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2催化剂。对TiO_2,CdS-TiO_2,CNT-CdS-TiO_2的晶型和微观形貌进行了表征。结果表明:TiO_2为锐钛矿,CdS为六方相;TiO_2与CdS均匀包覆在CNT的表面。对TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2分别进行了紫外-可见吸收光谱的测试和可见光条件下降解亚甲基蓝的光催化性能测试。结果表明CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2吸收峰发生红移;TiO_2、CdS-TiO_2、CNT-CdS-TiO_2在可见光下对亚甲基蓝的降解率依次提高,CNT-CdS-TiO_2的降解率可达到55%。     

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

多孔TiO2纳米纤维的制备及其对染料废水的光催化降解性能研究

以钛酸四正丁酯(TBT)为原料,结合溶胶-凝胶、静电纺丝和高温炭化的技术与原理,制得实心二氧化钛(TiO_2)纳米纤维,并通过添加不同含量的致孔剂偶氮二甲酸二异丙酯(DIPA)制得多孔TiO_2纳米纤维。并对多孔TiO_2纳米纤维的形貌与晶型结构进行了表征与分析。研究结果表明,经煅烧后制得的实心和多孔TiO_2纳米纤维分别为金红石型和锐钛矿型结构;在DIPA用量为5%(wt,质量分数)制得的多孔TiO_2纳米纤维用量50mg,在50mL亚甲基蓝溶液,光照3h条件下,对亚甲基蓝溶液的降解率最高达到91.5%。     

复合催化剂SiO_2/CNI的制备及其光催化性能研究

以碘化铵和二氰二胺为原料,采用水浴-锻烧法制备了SiO_2/碘氮化碳(CNI)复合光催化剂。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对催化剂进行了表征。以亚甲基蓝、甲基橙分别为光催化反应模型化合物,评价了SiO_2/CNI的可见光催化活性。研究结果表明,与纯CNI相比,CNI/SiO_2复合光催化剂具有更高的催化活性,当SiO_2与CNI的质量比为1∶15时,光催化剂的降解率达到最高点,在该优化条件下,可见光照射40min,SiO_2/CNI光催化降解亚甲基蓝的降解率达到66.8%,光催化降解甲基橙的降解率达到23.7%。     

碳量子点/TiO2复合材料的制备及性能研究

以丙三醇为碳源采用一步微波法制备碳量子点(CQDs)溶液;以四氯化钛和硅酸钠为钛源和硅源用水解法制备二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2),TiO_2/SiO_2经强碱刻蚀后加入CQDs溶液进行真空复合制备CQDs/TiO_2复合材料。并对CQDs/TiO_2进行形貌结构表征,同时探讨CQDs/TiO_2在普通白炽灯照射下对亚甲基蓝的降解吸附效果。在普通白炽灯照射条件下,0.1g CQDs/TiO_2对25mL 20mg/L的亚甲基蓝溶液吸附降解率达到90.36%,比TiO_2/SiO_2和TiO_2的降解率分别提高3.141倍和0.2261倍。