铁掺杂二氧化钛光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法室温制备了掺杂铁的二氧化钛光催化剂。采用X-射线衍射仪(XRD),电子扫描电镜(SEM),紫外-可见光谱仪(UV-Vis)等手段对Fe离子掺杂改性的TiO_2粉末表征分析,探究Fe离子对TiO_2催化剂降解有机污染物罗丹明B的催化改性。结果表明:掺杂后的TiO_2光催化剂晶粒尺寸变小,金红石相开始转变为锐钛矿相,团聚现象减弱,吸收光谱发生红移,Fe离子最佳掺杂量在1%(Fe/Ti物质的量比);光催化降解罗丹明B的实验结果:催化时间5 h时,纯TiO_2和1%Fe-TiO_2(Fe/Ti摩尔比)对罗丹明B的降解率分别为25.87%和71.23%,光催化效率提高45.36%;反应溶液最佳pH=9时,降解率为71.23%;罗丹明B的浓度越高,越不利于光催化反应的进行,最佳初始浓度为2.5 mg/L,降解率为93.06%。     

硅藻土负载La~(3+)/TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为前驱体,硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/硅藻土负载型光催化剂。以硝酸镧为镧源,采用等体积浸渍-焙烧法制备La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂。通过XRD和SEM对制备的催化剂进行表征,以亚甲基蓝溶液模拟有机废水,考察n(Ti)∶n(Si)及La3+掺杂量对催化剂光催化性能的影响,结果表明,硅藻土可提高TiO_2分散性,降低TiO_2晶粒尺寸,并抑制其由锐钛矿相向金红石相的转变。在n(Ti)∶n(Si)=1∶1、焙烧温度550℃和La3+掺杂质量分数1%条件下,La~(3+)/TiO_2硅藻土光催化剂的光催化活性较好,紫外光连续照射180 min,亚甲基蓝降解率可达99.9%。     

TiO2-GR/MgO的制备及降解刚果红性能研究

采用超声溶胶-凝胶法制备了新型复合光催化剂TiO_2-GR/MgO。采用XRD、SEM、PL、UV-Vis等手段对制备的催化剂进行了表征,并在太阳光下考察了TiO_2-GR/MgO对刚果红的光催化降解性能。结果表明:在TiO_2-GR/MgO中,TiO_2只有锐钛矿型,石墨和MgO的加入有效阻碍了电子/空穴的复合速率,拓宽了复合光催化剂的光谱响应范围,提高了催化剂对可见光的吸收效率。当反应时间为80 min,TiO_2-GR/MgO投加量为2.5 g/L时,在太阳光照射下刚果红去除率可达97.6%。     

氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO_2)的制备及光催化性能研究

本论文以金属钛粉和尿素为原料,利用水热法制备出氮掺杂黑色二氧化钛(TiO_2)光催化剂,并对其光催化性能进行了红外光谱、紫外光谱和SEM等表征实验,探讨了氮掺杂花状黑色二氧化钛(TiO_2)光催化剂的光催化性能。将甲基橙溶液作为目标降解染料,在模拟太阳光条件下照射含有不同氮掺杂含量的光催化剂的甲基橙溶液,紫外—可见分光光度计测试不同光催化剂的光催化性能。通过对不同形貌,不同掺杂量的催化剂比较研究,探讨结构与光催化性能之间的关系。实验结果表明:以尿素:黑色花状二氧化钛=2:1的比例制备的氮掺杂花状黑色二氧化钛催化剂对甲基橙溶液的催化降解效果最好,提高了对染料的降解作用。     

GO/TiO_2复合催化剂的制备及其光催化降解甲基橙

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以异丙氧基钛为钛源,通过原位溶胶凝胶法制备了复合催化剂GO/TiO_2。通过X射线粉末衍(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对GO及复合催化剂GO/TiO_2进行了表征,结果表明,制备的复合催化剂主晶相为锐钛矿型TiO_2,GO表面富集的TiO_2颗粒尺寸15 nm左右。以甲基橙为模型分子,测试了催化剂在紫外光下的降解性能,发现在120 min内,当GO加入量为2.1%时,GO/TiO_2复合催化剂光催化降解率高达92.7%。     

二氧化钛-碳纳米管复合材料的制备和光催化性能

利用水热法制备了分别掺杂负离子粉和二氧化硅的二氧化钛溶胶,并分别以活性炭、碳纳米管作为载体进行负载,制备得到二氧化钛-碳纳米管(TiO_2-CNTs)复合材料;通过XRD及SEM对样品进行了表征;并以甲基橙为目标降解物评价了复合材料的光催化性能。XRD结果表明虽然负载体二氧化钛的峰的一致的;SEM的结果表明CNTs负载的TiO_2复合催化剂其晶粒尺寸变小,其中掺杂改性的TiO_2催化剂粒径更小。光催化降解实验结果表明碳纳米管作为载体所制复合材料光催化性能优于活性炭负载的。掺杂改性的TiO_2催化剂对甲基橙的光催化降解性能优于纯TiO_2催化剂,而掺杂二氧化硅的二氧化钛光催化性能优于掺杂负离子粉的。     

掺铁的锐钛矿相TiO_2在可见光下催化降解酸性红B的研究

对用水热技术制备的掺铁TiO_2粉体进行X射线衍射(XRD)和傅立叶交换红外光谱(FT-IR)表征,以酸性红B模拟废水的降解率,研究自制的掺铁TiO_2粉体的光催化性能。XRD表征显示自制样品为纯锐钛型TiO_2即A-TiO_2;FT-IR结果可知自制样品的晶体结构中存在大量的羟基(OH);光催化结果表明:掺铁能显著提高自制的A-TiO_2光催化效率。当铁的摩尔掺杂量为1.6%时,其光催化活性最好,光照15min与纯TiO_2相比,酸性红B的光催化降解率提高了52.48%;在最佳条件下(酸性红B初始质量浓度为40mg/L、pH为2、摩尔掺铁量为1.6%、催化剂质量浓度为1.5g/L,可见光源40 W白炽灯、光照15min),对酸性红B的降解率达到87.1%。     

节能灯光响应Ce-Fe共掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Ce、Fe共掺杂的纳米TiO_2光催化剂.以节能灯为光源,考察了催化剂组成、催化剂加入量、反应温度等对其光催化降解亚甲基蓝性能的影响.结果表明:与不掺杂及Ce、Fe单掺杂相比,Ce-Fe共掺杂能明显提高纳米TiO_2在节能灯照射下的光催化活性.其中,Ce_(0.062)5Fe_(0.004)/TiO_2的催化效果最佳,当反应温度50 ℃,反应液pH值5.33,催化剂加入量0.313 g/L 时,4 h的降解率可达96.00%.XRD分析结果显示,催化活性较好的催化剂均为锐钛矿和金红石的混晶,晶粒尺寸在20～30 nm之间.     

钐掺杂TiO2纳米管阵列的光催化性能研究

以工业级纯钛箔为模板,硝酸钐为钐物种掺杂给体,采用阳极氧化法制备钐掺杂的TiO2光催化剂,用SEM、XRD对制备的样品进行表征,以甲基橙为模拟污染物,考察了钐掺杂的TiO2光催化剂的光催化活性。结果表明:制备的光催化剂为锐钛矿相和少量金红石相的混晶;硝酸钐掺杂浓度为0.001 mol/L,其光催化性能最好,且光催化重复使用性能良好。     

Gd掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂的制备及降解苯甲羟肟酸活性

以溶胶-凝胶法制备了不同煅烧温度及不同Gd掺杂量的TiO_2(TiO_2:x%Gd)粉末。对改性前后TiO_2结构和性能进行了表征,研究了Gd掺杂TiO_2粉末在紫外光下对苯甲羟肟酸的光催化性能。结果表明:相比纯TiO_2,适量Gd掺杂使TiO_2的光吸收强度增大、粒径减小且比表面积增大。掺杂后的TiO_2粉末具有很高的光催化活性,500℃煅烧的TiO_2:0.70%Gd催化剂光催化活性最佳,室温下300 W汞灯照射120 min后,对苯甲羟肟酸的降解率高达94.7%。总有机碳(TOC)测试显示,加入TiO_2:0.70%Gd后,苯甲羟肟酸矿化率达79.3%,苯甲羟肟酸降解后可能转化为有机小分子物质及无机CO_2和NO_3~-等。此外,Gd掺杂TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明稀土Gd掺杂TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

负载型纳米TiO_2光催化降解甲基橙

本文利用溶胶-凝胶法制备了TiO_2纳米粉体,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了TiO_2粉体的形貌及结构,TiO_2以锐钛矿型为主,粉体粒径大约为2 nm左右。采用粘结剂固定化法在玻璃板表面负载了TiO_2粉体,以甲基橙为研究对象,紫外灯为光源,研究了负载型TiO_2光催化剂的光催化降解行为。在实验范围内,适宜的光催化降解条件为:甲基橙初始浓度为5mg/L、催化剂用量为0.8 g、催化剂负载次数为4次,此时降解率达到88%。     

TiO_2@酵母菌草莓结构型光催化剂的合成及其催化性能

调节水相悬浮液的pH值,使得酵母菌主体粒子和P25-TiO2客体粒子表面带相反电荷,通过静电自组装法一步合成了草莓结构的TiO2@酵母菌复合光催化剂。FESEM,EDS,FT-IR,XRD,UV-VIS表征了催化剂的物化结构。FESEM结果表明产品具有椭球形态,长度为(3.6±0.50)μm,宽度为(2.4±0.45)μm,分散性好。X射线粉末衍射表明TiO2客体粒子为锐钛矿和金红石矿晶型。紫外-可见光漫反射光谱证实催化剂对紫外光具有光响应。FT-IR分析表明TiO2@酵母草莓结构的形成与酵母细胞表面和TiO2粒子的表面化学官能团有关,其形成机理可概括为静电自组装过程。沉降性能测试表明该复合催化剂具有较好的悬浮性能,这有利于催化剂的分离回收。在光催化降解刚果红染料水溶液中,TiO2@酵母光催化剂表现出了较高的光催化活性。     

高可见光活性TiO2-BiOI的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯、亚氨基二乙醇、碘化钾和五水合硝酸铋为原料,通过溶剂热法将TiO_2均匀地负载到Bi OI花状微球上,制备了TiO_2-Bi OI复合光催化剂。通过XRD、XPS、SEM、TEM和UV-Vis-DRS对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物,测定了TiO_2-BiOI复合光催化剂在可见光下的光催化性能。结果表明,纳米TiO_2的加入为复合光催化剂比表面积的增加作出了贡献,TiO_2与Bi OI之间形成的异质结结构可以促进光生电子和空穴分离,从而达到提高复合光催化剂光催化性能的目的。n(Ti)∶n(Bi)=0.4∶1.0的TiO_2-BiOI复合光催化剂表现出最佳的光催化降解性能,可见光(λ420 nm)照射60 min,其对甲基橙的降解率达到95%,远高于纯的TiO_2和Bi OI光催化剂。     

光催化-膜分离耦合反应装置中TiO_2/AC的基本特性

采用溶胶-凝胶法制备了以活性炭为载体的负载型微米级TiO_2/AC催化剂,并利用XRD、SEM表征了TiO_2/AC的结构,考察了其在光催化-膜分离耦合反应装置中的光催化降解性能及其对膜通量的影响变化规律。结果表明:负载的TiO_2以锐钛矿为主,且分布较匀;微米级TiO_2/AC催化剂的光催化降解性能随催化剂投加量和酸性红B废水质量浓度的增加而先增大、后减小,亦随活性炭粒径的减小而先增大、后减小,膜通量随活性炭粒径的减小而先增大、后减小,适宜催化剂投加量和酸性红B废水的浓度以及活性炭粒径分别为0.7 g/L、18 mg/L和2.126μm。膜通量随膜底曝气量的增加而增大,并以0.042 m~3/h为宜,反冲洗能有效减缓催化剂引起的膜污染。     

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。     

TiO2/AC复合材料的制备及其对孔雀石绿的光催化降解

以活性炭为载体,用溶胶-凝胶法制备了不同TiO2负载量的TiO2/AC复合光催化剂,运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱仪(FT-IR)对该催化剂进行表征.探讨了TiO2的负载量、光催化剂质量浓度、溶液的初始质量浓度等因素对孔雀石绿降解效率的影响,并对催化剂进行了回收再生实验.结果表明,TiO2负载量为30％时的复合催化剂为锐钛矿相,对孔雀石绿的降解具有良好的光催化活性,且回收7次重复使用降解效果仍在95％以上.     

纳米TiO_2/硅藻土复合材料制备与表征

以提纯硅藻土为原料,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶一凝胶法制备TiO_2/硅藻土光催化复合材料。采用XRD、SEM、FT-IR等方法对复合材料进行表征分析,以罗丹明B溶液为降解对象检测其光催化性能。结果表明:随着H_2O/HNO_3比增加,复合材料的光催化性能先升高后降低。H_2O/HNO_3=4时光催化性能最好,纳米TiO_2均匀负载硅藻土表面,锐钛矿型比例为85.9%,TiO_2晶粒尺寸为14.2 nm,光照3h对罗丹明B溶液降解率可以达到100%。     

S掺杂纳米二氧化钛化学降解工业有机污染物的研究

以硫脲为S源,通过水热合成的方法制备S掺杂纳米TiO_2光催化材料。利用XRD、SEM、TEM及UV-Vis对试样的晶相、显微组织、光催化性能及吸收光谱进行检测分析。结果表明,纳米TiO_2光催化材料具有单一的锐钛矿结构,晶粒尺寸3~10 nm。当S掺杂量4%时,TiO_2的禁带降低到2.76 eV,对光的吸收波长增加到450 nm,提高了光的利用效率,对工业有机废物的降解率达到90%。     

低共熔溶剂条件下ZnO掺杂TiO_2微球的制备及性能

以钛酸四正丁酯(TBT)为钛源,氧化锌为掺杂物,价格便宜、可生物降解、易于合成的低共熔溶剂(氯化胆碱-尿素)为溶剂,在常温常压下合成了ZnO掺杂TiO_2微球,并在450℃下得到掺杂氧化锌的锐钛矿晶型二氧化钛。通过XRD、EDS、BET、DRS、SEM等方法对制备的样品进行表征,并研究了制备样品对活性艳蓝KN-R染料的光催化降解性能。结果表明,该方法制备的ZnO掺杂TiO_2微球的平均尺寸为40μm,比表面积为68. 95 m2/g,最可几孔径为7. 62 nm,对活性艳蓝具有明显的光催化降解能力。     

煅烧及干燥工艺对Yb-La/TiO_2光催化剂性能的影响

采用溶胶凝胶法制备镱镧共掺杂二氧化钛光催化剂Yb-La/TiO_2,并通过XRD、IR和BET手段对样品进行表征。在紫外光照射下,以罗丹明B作为目标降解染料,考察了催化剂的光催化性能。结果表明,制备Yb-La/TiO_2光催化剂煅烧及干燥工艺为:煅烧550℃,2h,干燥150℃,24h;此条件下制备出的Yb-La/TiO_2能使罗丹明B的降解率达到93.37%结构表征结果显示:Yb-La/TiO_2催化剂使粒径降低,比表面积增加,催化活性增加,镧镱共掺杂TiO_2产生了协同效应。