基于模糊群子论的Cu-Ce/TiO2光催化甲醛溶液性能分析

为了探讨模糊群子论模型在光催化剂中纳米颗粒粒径的评价作用及适用性,采用溶胶-凝胶法制备光催化剂(TiO2、Cu/TiO2、Ce/TiO2和Cu-Ce/TiO2),利用光催化剂光催化降解甲醛溶液,同时采用激光粒度仪测试光催化剂的粒度分布,通过模糊群子论方法分析光催化剂中纳米颗粒粒径的竞争参数.实验结果表明:Cu-Ce/TiO2降解甲醛溶液的效率最高,经过240 min后甲醛溶液质量浓度为0.873 μg/Ml;Cu-Ce/TiO2的纳米颗粒体系中大粒径集团少,趋向于小粒径为主的分布,并且均匀性好,即均匀分散占主要地位;模糊群子论模型实现了量化表征光催化剂的纳米颗粒体系中粒径分布复杂性对降解甲醛溶液性能影响的目的.     

镍掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备镍掺杂纳米TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis、PL等对Ni-TiO2样品进行表征和分析,并以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,考察经不同热处理温度及不同掺镍量Ni-TiO2样品对MB的降解效果。结果表明所制备的Ni-TiO2样品的晶型为锐钛矿相与金红石相的混晶相,镍掺杂抑制了晶粒的生长和晶型的转变,样品的吸收阈值波长向可见光红移约55nm,提高了TiO2的光催化活性。在普通日光灯下,经500℃热处理、掺镍量与TiO2摩尔比为1∶100条件下制备的催化剂其光催化活性明显高于Degussa P25。     

稀土离子掺杂改性TiO2光催化剂

TiO2较宽的禁带宽度和低的量子转换效率限制了其实际的应用,对TiO2进行改性以克服上述两方面问题一直是光催化领域研究的重点。稀土元素因其独有的电子结构和光学性质,在离子掺杂改性TiO2研究中受到重点关注。主要介绍了稀土离子掺杂改性TiO2所形成杂质能级的位置对改善其光催化性能的作用机理;综述了稀土离子掺杂对TiO2的晶型、晶粒尺寸和光谱吸收的影响;最后提出了目前研究存在的问题及发展趋势。     

Ni2+掺杂TiO2光催化剂的制备及性能研究

选取Ni 2+掺杂量、冰醋酸、浓硝酸、煅烧温度设计正交实验,采用溶胶-凝胶法制备Ni 2+掺杂TiO2光催化剂,利用Raman、XRD、TEM等检测技术对其进行表征。通过与溶胶-凝胶法制备的纯TiO2纳米光催化剂进行对比,结果表明:Ni 2+掺杂TiO2光催化剂的TEM图像显示为球形粒子集合体,XRD图谱峰值降低,晶粒细化,拉曼光谱谱峰宽化、蓝移。以甲基橙模拟染料废水的降解率考察Ni 2+掺杂TiO2光催化活性,最佳条件下,Ni 2+掺杂TiO2对甲基橙的降解率为87.21%。     

TiO2光催化剂的掺杂改性作用机理研究

综述了掺杂改性对TiO2光催化性能影响的作用机理.针对光催化研究目前的现状和存在的问题,就TiO2的掺杂改性研究进展进行总结.纵观近几年发表的掺杂改性的研究论文,这种掺杂改性提高纳米TiO2光催化活性的实质为提高TiO2光致电子与空穴的分离效率以及扩展TiO2的可利用波长范围,具体表现为表面电子状态的改变,自由电子或空穴捕获体的形成,晶体氧缺陷的增加,高活性电子或空穴的产生,晶型转变的抑制以及吸收波长范围的扩展等.     

银掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸银为原料制备了不同银含量掺杂TiO2光催化剂,并以TG-DTA、XRD、TEM对样品进行了表征,XRD结果显示,掺杂银TiO2光催化剂为锐钛矿型,银掺杂量较低时,银均匀分布在TiO2的表面,在掺杂量为4%时,出现银的团聚。光催化亚甲基蓝结果表明,银掺杂TiO2光催化剂比未掺杂TiO2降解率明显提高,在2%银掺杂TiO2光催化剂用量为25mg,pH值为6～8,降解时间为120min,降解率可达93%。     

Ru掺杂TiO2和TiO2/SiO2光催化剂的制备及可见光分解水制氢性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了系列Ru/TiO2和Ru/TiO2/SiO2可见光活性光催化剂。通过TEM、XPS、XRD、UV-Vis漫反射和电化学对样品进行了表征。发现Ru和Si的存在可以抑制TiO2的相转变和晶粒生长;Ru掺杂使TiO2和TiO2/SiO2对可见光的吸收增强,也提高了光生电子和空穴的分离,因而,提高了催化剂可见光分解水制氢活性。当Ru在TiO2和TiO2/SiO2中的掺杂量分别为0.014%和0.021%(质量分数)时,光催化剂的可见光活性最高,且Ru/TiO2/SiO2活性为Ru/TiO2的5倍。     

B掺杂TiO2光催化剂的制备和光催化性能

采用溶胶-凝胶法合成了B掺杂的TiO₂光催化剂,并用XRD、SEM、XPS、FT-IR、BET等手段进行了表征。结果表明,掺杂B可抑制TiO₂晶体的长大,对TiO₂表面形貌没有显著的影响,B-TiO₂催化剂的比表面积随着B离子掺杂量的提高而增大;B离子主要进入晶格间隙并与TiO₂晶体形成固溶体,以B-O-Ti结构存在。B掺杂量（质量分数）为3%时,制备出的TiO₂光催化剂对甲基橙的降解效果最好。N₂吸附-脱附结果表明,3%B-TiO₂的BET比面积为127.84 m²/g、平均孔径为10.53 nm。     

氮掺杂氧缺陷TiO2光催化剂的制备和性能

采用NH3-H2气氛两步热处理法制备氮掺杂氧缺陷TiO2,用X射线粉末衍射、N2吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征,研究了H2气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光(λ>400 nm)条件下的光催化氧化能力。结果表明,掺氮TiO2催化剂经H2热处理1 h后具有较好的可见光催化活性,对苯的转化率和矿化率分别为66.8%和47.5%,其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和,双掺杂光催化剂活性的提高与氮杂质氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关。     

离子掺杂改性TiO2光催化剂的理论研究进展

光催化技术是一种治理环境污染的新技术,但由于存在2个瓶颈问题(光催化活性需要紫外光激发及量子转换效率低)而制约了其推广应用。围绕上述问题,国内外开展了大量的改性研究并取得了一定的成果,尤其是近年来开始重视该方面的理论研究,这对推动光催化技术的发展起到了重要作用。介绍了本课题组及文献报道的对离子掺杂锐钛矿相TiO2光催化材料理论研究方面取得的主要结果,总结了不同离子掺杂及共掺杂对TiO2晶体结构、电子结构、光学性质和光催化性能的影响规律,提出了如何选择合适的掺杂离子以便有效地提高TiO2光催化性能的方法。     

一维TiO2纳米材料的制备及其光催化性能研究

采用水热法,通过改变水热温度成功制备出一系列一维TiO₂纳米管、纳米线和纳米带。运用X射线衍射、透射电子显微镜、N₂吸附-脱附和紫外-可见光谱等手段表征了材料的结构和性质,并考察了一维TiO₂样品光催化降解气相苯的活性。结果表明,一维TiO₂纳米材料具有较高的比表面积,光吸收出现明显的“蓝移”,光催化活性较P25有所提高,其中140 ℃水热温度下制备出的TiO₂纳米管的光催化活性最佳,80 min内对气相苯的去除率为77%,终产物CO₂的浓度为625 mg/m³。     

Pt-Cu2O/TiO2复合催化剂的制备及光催化制氢活性

采用化学沉积法制备了Cu_2O/TiO_2复合光催化剂。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、元素组成、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对复合材料进行Pt负载,研究了不同Cu_2O含量对制氢活性的影响及不同光源下的制氢活性。结果表明,该复合催化剂表现出较好的光催化制氢活性,当Cu_2O的含量为1%(质量分数)时,氢气的产生量最高。     

TiO2光催化剂的研究与应用进展

为了解决日益严重的环境污染问题和能源问题,越来越多的研究者将精力投入到ZnO、CdS、TiO_2和BiVO_4等半导体材料的研究中。其中,TiO_2以优异的氧化能力、较强的化学稳定性、较低的价格以及无毒性吸引了广泛的目光。针对近年来TiO_2的光催化性能研究及其改性方法的研究进展,以及应用热点进行了综述,并对如何进一步提升其性能进行了展望。     

SiO2@TiO2核壳微球和TiO2中空微球的制备及其光催化性能

以Stber法制备的单分散SiO_2微球为模板,率先采用静电吸附法和相吸附法相结合技术制备出SiO_2@TiO_2核壳结构微球。深入研究了pH值及煅烧温度对其结构和性能的影响。对SiO_2@TiO_2微球进行去核处理,得到TiO_2中空微球。通过降解常见工业污染物硝基苯来研究两种微球的光催化活性。采用XRD、SEM、TEM、BET、FT-IR对样品进行表征,用紫外-可见分光光度计测量硝基苯溶液降解前后的吸光度。结果表明,相同条件制备的TiO_2中空微球的比表面积比SiO_2@TiO_2微球的显著增大,最大为87m~2/g,导致TiO_2中空微球的光催化活性比SiO_2@TiO_2微球明显提高,对硝基苯的4h降解率可达95.2%。低于600℃处理得到的TiO_2壳层为锐钛矿相,呈孤岛状模式生长。温度升高到700℃时出现金红石相。在pH=9.0、600℃热处理3h条件下制备的SiO_2@TiO_2微球经去核处理所得到的TiO_2中空微球的壳层厚度最大,为25.4nm,且空心球的Ti-O-Si键随之消失。     

Photocatalytic degradation of RhB over MgFe2O4/TiO2 composite materials

MgFe₂O₄/TiO₂ (MFO/TiO₂) composite photocatalysts were successfully synthesized using a mixing-annealing method. The synthesized composites exhibited significantly higher photocatalytic activity than a naked semiconductor in the photodegradation of Rhodamine B. Under UV and visible light irradiation, the optimal percentages of doped MgFe₂O₄ (MFO) were 2 wt.% and 3 wt.%, respectively. The effects of calcination temperature on photocatalytic activity were also investigated. The origin of the high level of activity was discussed based on the results of X-ray diffraction, UV-vis diffuse reflection spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and nitrogen physical adsorption. The enhanced activity of the catalysts was mainly attributed to the synergetic effect between the two semiconductors, the band potential of which matched suitably.     

聚氨酯TiO2纳米管复合材料的制备与光催化特性研究

为了解决水体中光催化剂的分离和回收问题,对纳米TiO2的改性和固载化及其光催化特性进行了研究。首先以纳米TiO2为原料,采用水热合成法制备TiO2纳米管;再对TiO2纳米管硅烷化,改善其表面性质;然后以聚氨酯(PU)膜片为载体负载TiO2纳米管,制成了负载型PU/TiO2薄膜的光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等手段对催化剂进行了表征,结果表明硅烷化后的TiO2纳米管能很好地接枝在PU薄膜表面。以300 W高压汞灯为光源,萘普生为目标降解物,研究了负载PU/TiO2薄膜的光催化活性和稳定性,结果表明其对目标物的降解具有较高活性,用乙醇冲洗即可多次重复使用,其催化活性能较长时间保持稳定。     

Photocatalytic performance of very thin TiO2/SnO2 stacked-film prepared by magnetron sputtering

TiO₂/SnO₂ stacked-layers are synthesized by reactive sputter deposition on the glass substrate. Very thin TiO₂/SnO₂ bilayer-photocatalysts exhibited a very high photocatalytic activity for a degradation of gaseous acetaldehyde. Both the control of an electronic structure of TiO₂ overlayer in the near-surface region and the interfacial separation of photogenerated electrons/holes in the TiO₂/SnO₂ stacked-layer are keys to improve the photocatalytic performance.     

钌掺杂TiO2纳米粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ru掺杂TiO_2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)等测试手段对其进行了表征,以亚甲基蓝为模拟污染物,评价了不同热处理条件下的粉体在可见光下的光催化活性。结果表明:Ru掺杂对TiO_2纳米粉体的微观形貌没有明显影响,但抑制了TiO_2锐钛矿相向金红石相的转变,也抑制了晶粒的长大;Ru掺杂能轻微促进TiO_2表面活性基团TiOH的生成;Ru掺杂未改变TiO_2的吸收边带,但可大大提高TiO_2对可见光的吸收能力;Ru掺杂降低了TiO_2纳米粉体的可见光催化性能。     

Structural investigations on TiO2 and Fe-doped TiO2 nanoparticles synthesized by laser pyrolysis

Undoped and Fe-doped TiO₂ nanopowders with Fe/Ti (atomic ratio) precursor concentration ranging from 7% up to 25% have been prepared by the IR laser pyrolysis technique. A sensitized mixture of TiCl₄ and Fe (CO)₅ was used as titanium and iron precursor, respectively. Reference undoped titania samples with a major concentration of anatase phase (about 90%) were obtained by the same technique by using very high flows of the oxidizing agent (air). The effects of the iron-dopant concentration on the essential structural properties of the resultant powders such as the phase formation, the crystallinity, the average particle size and distributions were systematically investigated by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy. The decrease of the TiO₂-anatase crystalline phase, the simultaneous increase of the amorphous phase and the decrease in size of particle mean diameter appear as main effects induced by the Fe-dopant concentration.