不同介质中水热合成纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料, 采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HNO₃、H₂SO₄和HCl)为介质合成了TiO₂纳米粉体. 通过XRD和TEM对所得TiO₂粉体进行了表征, 研究不同介质对所得TiO₂粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响. 结果表明: 以蒸馏水为介质时所得锐钛矿TiO₂的颗粒尺寸分布不均匀; 有机化合物抑制锐钛矿型TiO₂各向异性生长趋势的能力为: 正丁醇>丙二酸>乙二胺; 相同实验条件下, HCl、H₂SO₄及HNO₃体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶TiO₂. 光催化降解甲基橙的研究表明, 锐钛矿和金红石混晶TiO₂的光催化活性要高于纯锐钛矿结构; 纯金红石型TiO2的光催化活性最差.     

离子液体介质中纳米TiO2的制备及光催化性能研究

以钛酸四丁酯（TBOT）为钛源,聚乙二醇为分散剂,离子液体[Bmim]BF4为反应介质,不经高温煅烧,直接低温水热合成纳米二氧化钛粉。采用XRD方法研究了[Bmin]BF4浓度对TiO2粉的相组成和颗粒尺寸的影响,并研究了其对甲基橙光催化降解的性能。结果表明,纳米TiO2,具有锐钛矿相结构且无有机残留。水热温度为100℃以及[Bmim]BF,／TBOT的体积比为0．5条件下合成的锐钛矿相纳米TiO2颗粒尺寸约为14nm,且有高的光催化降解甲基橙的能力,降解率为54．3％。     

不同晶型纳米TiO2的水热合成及光催化性能

采用水热法制备了TiO2 纳米粉 ,并通过XRD、TEM、激光粒度分析对产物进行表征。结果发现 ,采用不同的钛源 ,不同的加料方式 ,可得到不同晶型的TiO2 纳米粒子。通过系列样品对甲基橙溶液的光催化性能的研究 ,发现混晶相纳米TiO2 的光催化性能最好 ,其次是锐钛矿相 ,金红石相的光催化性能最差。     

纳米TiO2粉体的低温制备

采用液相沉积法制备锐钛矿型TiO2纳米光催化粉体,研究了沉积温度、反应物的摩尔比、沉积时间、[TiF6]^2-水溶液的浓度等对TiO2粉体性能的影响。用甲基橙的光催化降解表征了所制备的TiO2粉体的光催化活性。结果表明光催化活性最佳的实验参数为：温度为90℃,(NH4)2TiF6与H3BO3的摩尔比为1：2。5,沉积时间为1h,加水量为320ml。     

化学沉淀法合成纳米TiO2粉体及其应用

化学沉淀法具有成本低、设备简单、工艺过程易控制和扩大等优点，是实现纳米TiO2粉体规模化生产的有效方法。对几种沉淀法的优缺点进行了分析和评价，同时指出了纳米TiO2粉体的主要应用。目的在于吸取各种方法的优点，设计出更为先进的新工艺，以促进其产业化进程，扩大其应用领域。     

纳米TiO2多孔微球的合成及其光催化性能研究进展

就纳米晶粒TiO2多孔微球的合成方法、主要物理参量及表征方法作了详细评述,针对存在的问题,提出了对策,并展望了其在水处理中的应用前景。     

异质结型BaTiO3/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO₂纳米纤维为模板和反应物, 采用水热法原位合成了具有异质结构的BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 和高分辨透射电镜(HRTEM)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。结果表明: BaTiO₃纳米微粒均匀地生长在TiO₂纳米纤维表面, 制备了异质结型BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维。材料的光催化性能利用罗丹明B和苯酚的脱色降解反应测试。BaTiO₃/TiO₂复合纳米纤维材料, 在紫外光照射下, 光催化降解活性较纯锐钛矿TiO₂纳米纤维有明显提高, 罗丹明B和苯酚在该复合纳米纤维材料上的光催化降解反应遵循一级反应动力学。且易于分离、回收和再利用, 循环使用5次, 罗丹明B的脱色率仍保持在96%以上。     

纳米TiO2粉体的制备及其表征

采用溶胶-凝胶技术制备了纳米TiO2粉体,并对其热性能、相结构、颗粒大小和分布进行了表征,结果表明,TiO2干凝胶粉经300℃煅烧后已有锐钛矿相出现,经550℃煅烧后有金红石相出现,完全相转变的温度约为600℃,纳米TiO2粉体的颗粒尺寸随煅烧温度的升高而增大,采用溶胶,凝胶技术制备的干凝胶粉经400℃煅烧后可获得团聚轻、颗粒大小分布比较均匀、颗粒尺寸约为15nm的球状TiO2粉体,     

纳米TiO2薄膜的制备及其性能研究

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺制备了TiO2溶胶,并用浸渍提拉法在陶瓷基体上负载了TiO2薄膜.探讨了前躯体浓度和热处理方式对TiO2薄膜性能的影响.此外,通过XRD表征,检测了TiO2的晶体结构.结果表明:500℃下煅烧的TiO2薄膜为锐钛型结构;随着前驱体浓度的增大,薄膜的亲水性能变化不大,光降解性能逐渐提高;陶瓷片每负载一层TiO2薄膜后煅烧一次,薄膜的附着力提高.     

聚苯胺改性纳米TiO2的制备及其光催化性能

通过矿化接枝技术将溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2负载在聚苯乙烯微珠裁体上,制成负载型纳米TiO2光催化剂.利用导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂进行可见光改性,通过XRD、SEM等方法对改性纳米TiO2先催化剂进行表征,并用改性催化剂在太阳光照射下对3种工业含氰废水进行降解处理.结果表明,导电聚苯胺对负载型纳米TiO2光催化剂的涂膜改性,显著改善了负载型纳米TiO2光催化剂在可见光条件下的光催化性能,可有效降解废水中的大部分有毒氰根(CN-),使其含量远低于国家排放标准.     

纳米La2Ti2O7粉末的低温水热合成及光催化性能的研究

采用水热反应法,在180℃的低温下制备出纳米La2Ti2O7粉末,并对产物进行了X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、比表面积和紫外可见光谱的表征测试.用紫外光照射甲基橙溶液的光催化降解实验研究了制备样品的光催化活性,并比较了不同制备温度对其降解甲基橙效率的影响.     

Photocatalytic Activities of TiO2 Coated on Different Semiconductive SiC Foam Supports

Different semiconductive SiC foam supports were prepared by varying the sintering temperature and atmosphere, and with or without alkaline solution treatment and high temperature oxidation following a macromolecule pyrogenation combined with reaction bonding method. Nano-TiO2 particles were immobilized onto these SiC foam supports by a composite sol-gel method. The phase, surface morphology, the type of conduction and the photocatalytic activity of the TiO2-SiC composite photocatalysts were studied. The TiO2 coated on p-type Si-free SiC support showed the highest photocatalytic efficiency in degradation of 4- aminobenzenesulfonic acid （4-ABS） in aqueous solution as compared to that coated on n-type SiC support and p-type SiC supports with residual Si or Si02 on the surface. The result showed that the TiO2 coatings immobilized on p-type semiconductive SiC foam supports exhibited obviously higher photocatalytic activity in comparison to that coated on n-type SiC foam support. The p-n heterojunctions formed between the p-type SiC supports and n-type TiO2 coatings might be able to account for the better charge separation and transfer as well as the photocatalytic activity of the TiO2-SiC composite photocatalyst.     

铁掺杂TiO2纳米粉的制备、表征及其光催化活性

以钛酸丁酯为前驱体,硝酸铁为杂质添加剂,利用溶胶-凝胶法制备了掺铁TiO2纳米粉.以苯酚水溶液的光催化降解反应为探针,评价了掺铁TiO2的光催化性能.借助X射线衍射分析(XRD)、荧光光谱(FS)、热重-差热分析(TG-DTA)等手段对掺铁TiO2催化剂进行了表征.结果表明,掺杂浓度和焙烧温度对掺铁TiO2纳米粉的光催化降解活性有很大影响.掺铁0.5%、煅烧温度为400 ℃的催化剂表现出最佳的光催化活性,在苯酚的降解中催化效率比未掺杂TiO2纳米粉约提高了1倍;并初步探讨了荧光强度对光催化活性的影响.     

铁掺杂TiO2纳米粉的制备、表征及其光催化活性

以钛酸丁酯为前驱体，硝酸铁为杂质添加剂，利用溶胶-凝胶法制备了掺铁TiO2纳米粉。以苯酚水溶液的光催化降解反应为探针，评价了掺铁TiO2的光催化性能。借助X射线衍射分析（XRD）、荧光光谱（FS）、热重-差热分析（TG-DTA）等手段对掺铁TiO2催化剂进行了表征。结果表明，掺杂浓度和焙烧温度对掺铁TiO2纳米粉的光催化降解活性有很大影响。掺铁0．5％、煅烧温度为400℃的催化剂表现出最佳的光催化活性，在苯酚的降解中催化效率比未掺杂TiO2纳米粉约提高了1倍；并初步探讨了荧光强度对光催化活性的影响。     

二氧化钛纳米棒自组装纤维的水热一步合成及其光催化性能

本文以TiCl3为原料,采用水热法,在150℃下很方便地制备出了纯金红石型二氧化钛纤维。对样品进行的粉末X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征显示,该纤维由纳米棒自组装而成,纤维的长度约为1~2mm,直径约为15μm,分散性良好。紫外可见光(UV-vis)吸收谱图显示该样品的能隙能量Eg=3.0eV,降解RhB实验表明该样品在可见光下的催化能力优于商用P25。     

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%。     

缺陷诱导的Cr掺杂TiO2纳米粉末的铁磁性

用溶胶-凝胶法制备了金红石 Ti_1-xCr_xO₂ (x=0、0.04、0.08) 纳米粉末。磁性测量结果显示, 制备的 Cr 掺杂金红石 TiO₂ 纳米粉末具有室温铁磁性, 样品 x=0.04 和0.08 的饱和磁化强度M_s分别为 0.55×10^-3和 1.6×10^-3 emu/g, (emu/g=4π×10^-7Wb•m/kg)矫顽力H_c分别为 220和 40 Oe(Oe=10³/(4π)A/m)。Cr 掺杂量较大的样品的饱和磁化强度较大, 在 Ar 气中退火可以使粉末呈超顺磁性。Cr2p 区域的密集扫描 X 射线光电子能谱 (XPS)分析显示, 在所有的样品中 Cr都是以Cr³⁺存在。电子顺磁共振谱 (EPR)分析表明, 样品中的 Cr³⁺ 离子仅对其顺磁性有贡献。这些结果提示, 粉末微弱的室温铁磁性来源于掺杂引入的结构缺陷, 其中, 氧空位起重要作用。     

利用钛精矿湿化学法合成光催化纳米粉体

利用普通的钛精矿作为起始原料,联合使用浓盐酸浸出及柠檬酸凝胶燃烧法合成一种新型光催化纳米粉体。着重研究了锌离子含量和柠檬酸历肖酸摩尔比对射米粉体的微观结构及其光催化性能的影响。利用化学分析,X射线衍射,透射电子显微镜,紫外-可见漫反射吸收光谱,紫外-可见分光光度计对合成粉体的性能进行表征。通过光催化降解甲基橙溶液来评估合成粉体的光催化活性,在高压汞灯／纳米光催化粉体／双氧水体系中,光照60min后甲基橙染料的脱色率达到95％。     

Low Temperature Synthesis of Large‐Size Anatase TiO2 Nanosheets with Enhanced Photocatalytic Activities

TiO₂ nanosheets have continuously been intriguing due to their high surface activities as photocatalyst but still challenging to synthesis large‐scale 2D nanostructures. A special microstructure evolution of TiO₂, ripening in aqueous solution at low temperature (≈4 °C), is found for the first time, i.e., from the initial aperiodic atom‐networks gradually into low crystallized continuous spongy structure with small crystal facets and ultimately forming large‐size anatase nanosheets with exposed (101) and (200) facets. Based on this finding, the synthesized anatase TiO₂ nanosheets possess monodispersed large‐scale 2D nanostructure so as to exhibit appreciable quantum size effects and remarkable enhanced optical absorption capacity. Using photocatalytic reduction of Cr (VI) to Cr (III) as the probe reaction to evaluate photocatalytic activities of the TiO₂ nanosheets, the reductivity of Cr (VI) achieves 99.8% in 15 min under irradiation of 200–800 nm light. At the same time, an in situ Cr (III)‐doping occurs spontaneously and triggers pronounced visible light driven photocatalysis, reducing 99% of Cr (VI) in 100 min under irradiation of 400–800 nm light.