W、N和C共掺杂TiO_2催化剂的制备及其光解水析氢性能（英文）

采用湿化学法制备了W、N、C三元共掺杂TiO_2光催化材料,并采用了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外–可见光漫反射仪对其进行表征。结果表明:W以+6价方式取代Ti进入TiO_2晶格,而N和C则以间隙方式进入TiO_2晶格。W、N、C三元共掺杂可减小TiO_2带隙(约3.0 e V),增强TiO_2对紫外可见光吸收能力,有效地提高了其光解水析氢性能。W、N、C三元共掺杂TiO_2光催化材料显示出较优异的光解水析氢性能。     

氮氟与铕共掺杂纳米TiO_2催化剂的制备及可见光催化性能研究

以氟化铵、硝酸铕和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-水热法制备出N、F和Eu~(3+)共掺杂可见光响应纳米TiO_2催化剂。通过X射线衍射(XRD)对其晶型和形态进行表征,催化剂呈锐钛矿型TiO_2纳米晶体,且N、F和Eu~(3+)的共掺杂有效抑制了纳米颗粒的增长。研究发现,当氮氟掺杂量为4.0%,铕为1.0%,煅烧温度为400℃时,纳米催化剂可见光催化性能最好。在催化剂用量为1.5 g/L,溶液pH值为2.45,苯酚初始浓度为40 mg/L条件下,氙灯模拟可见光照射2 h,苯酚的降解率接近100%。非金属N、F和金属Eu~(3+)的共掺杂,能有效提高TiO_2纳米粉体光催化活性。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

掺杂TiO_2/ACF光催化材料的制备及性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了N、Ni单独掺杂和N/Ni共掺杂的二氧化钛溶胶,然后通过浸渍法将溶胶涂覆到粘胶基非织造布上,磷酸活化后在马弗炉中高温煅烧,制得了掺杂TiO_2/ACF光催化材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRS)对所制备材料进行研究。通过对可见光照射下亚甲基蓝溶液(20 mg/L)的光催化降解率研究其光催化性能。结果表明,掺杂TiO_2均匀的负载到活性碳纤维(ACF)上;所有光催化材料中TiO_2均为锐钛矿型和金红石型混合晶型,锐钛矿型TiO_2所占比例约为65%;NTiO_2、Ni TiO_2和NNi TiO_2的紫外-可见漫反射光谱均发生红移。与未掺杂TiO_2/ACF相比所有掺杂TiO_2/ACF的光催化能力均有提高,且NNiTiO_2/ACF的光催化效果最佳。     

一步法原位制备碳氮共掺杂TiO_2纳米材料及其光催化制氢性能

采用碳化钛(TiC)粉末在氨气气氛中煅烧的方法一步原位制备了碳氮共掺杂的TiO_2纳米材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射谱(UV-VisDRS)等手段对其进行了表征。UVVisDRS分析结果表明,碳氮共掺杂的TiO_2的吸收带边较TiO_2有明显地红移且吸收强度增大。研究了热处理温度对样品的光催化产氢性能的影响,结果表明,550℃所制备的样品的光催化活性最好。相对于纯TiO_2和碳掺杂TiO_2,C和N的引入提高了TiO_2在紫外-可见光区的光催化制氢性能。     

WO_3/N-TiO_2异质节可见光催化降解亚甲基蓝

以尿素为氮源,采用溶胶凝胶法制备N掺杂TiO_2,然后与钨酸铵混合研磨,通过高温焙烧的方法原位制备WO_3复合N掺杂TiO_2的异质节光催化材料。分别采用X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对样品进行分析,考察样品的光吸收阈值变化。以亚甲基蓝为降解底物,考察了样品的可见光催化处理染料废水效果,结果表明,原位制备的WO_3和N掺杂TiO_2异质节光催化材料对亚甲基蓝表现出良好的可见光催化活性。     

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。     

两步法合成黑色TiO_2及其光催化性能研究

本文通过溶胶凝胶法和高温煅烧掺杂制备黑色TiO_2。首先采用溶胶-凝胶法制备普通淡黄色TiO_2,然后将所得TiO_2在高温氨气氛围下煅烧,在950℃生成金红石相TiO_2。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外漫反射光谱(UV-Vis DRS)等仪器对样品进行表征分析;通过甲基橙为降解对象研究其在紫外和可见光下的催化活性。结果表明所制备的黑色TiO_2在可见光下具有较好的可见光吸收性能,因此具备较好的可见光活性,在可见光照射40分钟后展现出比非黑色TiO_2更好的光催化降解性能。     

离子液体辅助水热法制备TiO_2/CoFe_2O_4复合材料及光催化性能

以离子液体([C_4MIM]BF_4)为辅助剂、铁酸钴为磁核,用水热法制备了可磁分离TiO_2/CoFe_2O_4新型复合光催化材料。利用X射线衍射、N_2吸附-脱附和透射电子显微镜对样品进行表征;以亚甲基蓝溶液为模拟污染物,在模拟太阳光下考察样品光催化性能。结果表明:加入离子液体制备的TiO_2/CoFe_2O_4样品具有介孔结构,TiO_2稳定的包覆在CoFe_2O_4上,其比表面积可达238.3 m~2/g;在模拟太阳光下照射2 h,对亚甲基蓝的降解率可达97.9%。样品经磁场回收后重复使用3次光降解率为96.1%,依然保持较高的光催化活性。     

管状TiO_2/层状ZnFe_2O_4复合材料的制备及其可见光催化性能

采用溶剂热-共沉淀两步法制备了管状TiO_2/层状ZnFe_2O_4复合材料,采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)等对其晶体结构、微观形貌和磁性能等进行表征,并以罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝(MB)为目标降解物测试了样品的光催化性能。结果表明:TiO_2为介孔中空管状结构,ZnFe_2O_4为疏松的叠层状结构,管状TiO_2紧密地嵌入ZnFe_2O_4结构中,形成良好的载流子输运界面。相比于TiO_2,TiO_2/ZnFe_2O_4复合材料具有更大的比表面积,且光响应范围拓宽至可见光区。可见光照射210min后,复合材料对RhB和MB的降解率分别为50%和45%,显著优于纯TiO_2的降解率(10%和13%);模拟太阳光照210 min后,复合材料对RhB和MB的降解率均超过95%。此外,TiO_2/ZnFe_2O_4复合材料具有稳定的光催化活性,重复使用3次后,仍保持90%以上的降解效率。     

Zn、S共掺杂对TiO_2纳米颗粒结构和光解甘油水溶液制氢性能的影响

以钛酸丁酯、硝酸锌和硫脲为原料,采用溶胶-凝胶法制备了不同n(Zn)/n(Ti)的Zn、S共掺杂的TiO_2光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(FT-Raman)、紫外-可见漫反射(UV/vis DRS)等对催化剂的结构和光吸收性能进行了表征。结果显示,Zn和S在TiO_2纳米颗粒中均匀分布,Zn以ZnO形式存在,而S以SO2-4形式存在,共掺杂未改变TiO_2的锐钛矿结构。Zn和S共掺杂后,TiO_2纳米颗粒的晶粒变小。由于Zn的掺杂,在TiO_2禁带中产生了杂质能级,降低了纳米材料的禁带宽度,抑制了光生电子和空穴的复合,从而提高了光吸收效率。而S的掺杂,增加了催化剂表面的酸性位,有利于光催化活性的提高。掺杂了Zn、S的TiO_2光催化甘油水溶液制氢的效率远高于纯TiO_2。在氙灯照射下,3%Zn、S共掺杂催化剂的产氢速率可达到150.5μmol/(h·g)。     

Fe(Cu)/N改性TiO_2薄膜对盐酸四环素的光催化效果

采用溶胶凝胶法及浸渍提拉法,制备了Fe/N、Cu/N共掺杂以及Fe、Cu、N单一离子掺杂改性的TiO_2薄膜,并进行SEM表征。在紫外光和太阳光照条件下,考察了改性TiO_2薄膜对盐酸四环素的光催化降解效果。结果表明:紫外光照下,Cu、N单一掺杂TiO_2薄膜对盐酸四环素的降解效果较Fe/N、Cu/N共掺杂TiO_2薄膜的效果好。太阳光照下,Cu/N掺杂TiO_2薄膜对盐酸四环素的降解率达到69%,比其他改性TiO_2薄膜的降解效果要好,且制备条件简单易行。     

Fe、N掺杂纳米TiO_2薄膜的光催化性能

为了得到具有良好光催化性能,且易于成膜的纳米TiO_2,采用胶溶法制备透明TiO_2溶胶,以浸渍提拉方式涂膜,通过元素掺杂来提高纳米TiO_2的光催化性能,由实验结果可知,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜的各项性能优于N掺杂、Fe掺杂,不论是单掺杂还是共掺杂其掺杂后的性能都比未掺杂的TiO_2光催化性能要好,Fe、N共掺杂TiO_2薄膜在180 min时对8 mg/L的亚甲基蓝溶液的降解率达到99%,接触角测试可知60 min紫外光光照时薄膜样品的接触角都下降到0°,且XRD分析可知制备的样品主要是锐钛矿相,SEM观察发现,制备的薄膜表面均匀致密,晶粒尺寸约为10 nm左右。     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

钕氟复合掺杂二氧化钛纳米线阵列的光催化性能

利用溶胶-电泳沉积技术,以多孔有序阳极氧化铝膜为模板制备Nd~(3+)/F~-共掺杂的二氧化钛纳米线阵列.用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对其进行表征,并以甲基橙为降解物,对Nd~(3+)单掺杂TiO_2、F~-单掺杂TiO_2和Nd~(3+)/F~-共掺杂TiO_2进行了光催化降解性能研究.结果表明:Nd~(3+)/F~-共掺杂TiO_2纳米线阵列具有比单元素掺杂更高的光催化活性,光照1 h对甲基橙的降解率均达到90%以上.同时,杂质离子的引入使得TiO_2薄膜的吸收波长发生红移,实现了在不降低TiO_2光催化性能的同时又具有可见光活性.     

C/TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

无机纳米金属氧化物TiO_2由于其独特的理化性质在各方面的应用得到了广泛的研究。但是由于其禁带宽度较大仅能利用太阳光中较少的紫外光部分,量子效率低,阻碍了其光催化技术的应用,为了提高光催化效率,往往将TiO_2进行复合、掺杂改性和构建新型窄禁带化合物。本文采用水热合成的方法制备C/TiO_2纳米复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、X光电子能谱、拉曼等现代分析测试技术,对所做材料的微观结构进行分析表征。结果表明,通过水热合成法制备的C/TiO_2纳米复合材料,可以提高TiO_2光催化活性,抑制高温下TiO_2晶型的转变,具有高的比表面积和吸附能力等,且在光催化微生物灭菌方面应用效果明显。     

C/TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究

无机纳米金属氧化物TiO_2由于其独特的理化性质在各方面的应用得到了广泛的研究。但是由于其禁带宽度较大仅能利用太阳光中较少的紫外光部分,量子效率低,阻碍了其光催化技术的应用,为了提高光催化效率,往往将TiO_2进行复合、掺杂改性和构建新型窄禁带化合物。本文采用水热合成的方法制备C/TiO_2纳米复合材料,通过X射线衍射、透射电子显微镜、X光电子能谱、拉曼等现代分析测试技术,对所做材料的微观结构进行分析表征。结果表明,通过水热合成法制备的C/TiO_2纳米复合材料,可以提高TiO_2光催化活性,抑制高温下TiO_2晶型的转变,具有高的比表面积和吸附能力等,且在光催化微生物灭菌方面应用效果明显。     

Fe,N共掺杂TiO_2/SiO_2复合材料的制备及光催化性能

采用溶胶—凝胶法制备了掺杂不同量Fe,N的TiO2/SiO2复合纳米粒子。通过红外光谱、X射线衍射、透射电子显微镜等对制备的样品的结构和形貌进行表征。以甲基橙水溶液的光催化降解为模拟反应,在紫外光照射下评价了样品的光催化活性。结果表明:Fe,N共掺杂TiO2/SiO2为核壳结构,SiO2核与TiO2壳间形成了Ti—O—Si键。由于金属Fe3+离子抑制光生载流子的复合,非金属N降低了TiO2/SiO2的带隙能,Fe,N共掺杂的协同作用使复合TiO2/SiO2具有更好的光催化性能。共掺杂0.05%Fe及0.05%N的TiO2/SiO2复合光催化粒子的催化活性最高,光照1h后对甲基橙的降解率提高到52%。     

掺铁TiO_2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了掺杂Fe~(3+)改性的TiO_2粉体,以活性艳红X-3B为对象进行光催化降解试验,考察掺杂量、催化剂加入量、溶液初始浓度、太阳光等因素对X-3B降解率的影响。结果表明,适量的铁离子掺杂可显著提高TiO_2的活性,改性使TiO_2对太阳光的利用效率有了较大的提高。     

V掺杂TiO_2多孔膜层的制备及其光催化性能研究

首先采用微弧氧化法制备了多孔的TiO_2膜,然后以NH_4VO_3为反应介质,对其进行水热后处理,制备了V掺杂的TiO_2膜。分别利用环境扫描电镜(ESEM)、EDX能谱、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计来分析两种膜层的形貌、元素组成、相组成、光吸收性能;并以亚甲基蓝为模型降解物,分别考察两种膜层在紫外光和可见光照射下的光催化活性。结果表明:两种膜层具有相似的形貌和相同的相组成。但是,与TiO_2膜相比,V掺杂的TiO_2膜的光吸收截止波长产生了明显的红移,带隙能显著减小,光催化活性也得到了有效的改善。