多种光源下氮掺杂TiO_2光催化降解染料废水的研究

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂纳米TiO2粉末,以甲基橙溶液为模拟染料废水,分别在可见光、模拟太阳光和紫外光条件下,研究了氮掺杂纳米TiO2光催化降解染料废水的性能。结果表明:氮掺杂可以提高TiO2的可见光催化活性;氮含量和煅烧温度对氮掺杂TiO2光催化活性影响较大,n(N)∶n(Ti)为10%且经500℃煅烧的氮掺杂TiO2在可见光和模拟太阳光下均具有最佳的光催化活性;然而在紫外光下,氮掺杂TiO2的光催化活性低于未掺杂的TiO2样品。     

氮掺杂TiO2可见光光催化研究进展

实现TiO2的可见光催化一直是光催化领域的热点和难点。近年来,掺氮TiO2由于在可见光区具有较好的光催化活性引起了科研工作者的关注,本文详细介绍了掺氮TiO2的制备方法、掺杂的氮的化学态和可见光响应机理的情况,对未来的发展趋势作了预测。     

氮掺杂纳米TiO2光催化性能的研究

以钛酸丁酯和硝酸氮为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备不同掺氮比的纳米TiO2(纳米N-TiO2)光催化剂。研究了不同的氮钛比、焙烧温度对氮掺杂纳米TiO2降解甲基橙溶液催化效果的影响。利用XRD、SEM方法对氮掺杂纳米TiO2的晶体结构及微观形貌进行了表征。结果表明:通过氮掺杂纳米TiO2,抑制了纳米TiO2晶粒的生长和晶型的转变,同时提高了TiO2的光催化活性。在紫外线灯的照射下,煅烧温度为500℃,N/Ti的原料配比为0.5%,制备的催化剂可达到最大的降解效果(为92.49%)。     

氮掺杂纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

以三乙醇胺为氮源采用水热法制备了氮掺杂纳米TiO2光催化剂,采用XRD、TEM和UV—vis／DRS分析、表征氮掺杂对TiO2微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并通过降解甲基橙溶液研究其光催化活性。结果表明：制得的氮掺杂二氧化钛均为锐钛矿型,粒径约为10nm,a掺杂引起光催化剂的吸收波长向可见光区红移。当pH=11．0,300℃焙烧3h时制得的氮掺杂TiO2光催化活性最强,甲基橙50min的降解率达98％。     

钒-氮共掺杂TiO2光催化降解苯酚试验研究

采用溶胶-凝胶法制备了钒-氮共掺杂TiO2光催化剂,对苯酚溶液进行了光催化降解试验研究,考察了在模拟太阳光条件下,pH、曝气量、苯酚溶液初始和催化剂投加量对钒-氮共掺杂TiO2光催化剂降解苯酚溶液的影响。结果表明,在试验条件下,以800 W氙灯为光源,反应溶液pH=6,曝气体积流量75 mL/min,苯酚溶液初始质量浓度小于80mg/L,催化剂投加量1.5 g/L时,苯酚溶液降解率最高;钒-氮共掺杂TiO2光催化剂重复使用7次后,对苯酚的光催化活性没有明显下降,具有良好的重复使用性。可为钒-氮共掺杂TiO2的应用推广提供依据。     

钇氮共掺杂K_2Nb_4O_(11)光催化剂的制备及其活性研究

文章主要报道了钇氮共掺杂的K2Nb4O11光催化剂的制备,XRD和SEM结果表明因为钇氮共掺杂的掺入量很少,对K2Nb4O11的晶体结构和表面形貌没有很大的影响。光催化活性表征结果显示,在可见光下对双酚A(BPA)的光催化降解,Y-K2Nb4O11-N的光催化活性远远高于单纯的或者钇掺杂的K2Nb4O11,也比Degussa P25 TiO2活性高。这表明,钇氮共掺杂对K2Nb4O11可见光响应活性具有很大的提高作用,因为钇的掺杂,钇离子在晶格中可以捕获被光激发的激发电子,抑制了电子空穴对的复合,从而提高光催化效率;而氮的掺杂可以缩小能隙,提高可见光的利用率。     

氮铈共掺杂纳米TiO2的制备和光催化活性研究

采用水解沉淀法分别制备了未掺杂、氮掺杂和不同Ce^4＋浓度的氮、铈共掺杂纳米二氧化钛粉体,并利用XRD、TEM、XPS、UV-vis对其进行表征,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察其在太阳光下的光催化活性。结果表明,450℃下煅烧3h制备的纳米TiO2粉体均为锐态矿型,铈的掺入使衍射峰宽化;氮、铈共掺杂能抑制锐钛矿晶粒的生长,减少团聚,使晶粒细化。N取代了TiO2晶格中的部分氧原子形成N2p掺杂能级,而铈以Ce^4＋、Ce^4＋两种价态存在于TiO2中。氮、铈的协同作用不仅使TiO2的光吸收带边红移,也能明显提高TiO2在紫外光区的吸收强度。光催化降解甲基橙实验结果表明：当掺杂量为0．6％时,Ce-N-TiO2的光催化效率最高,约为纯二氧化钛的2倍。     

可见光响应型掺杂TiO2的制备与性能表征

利用溶胶-凝胶法制备氮掺杂TiO2,并利用XRD、SEM、UV—Vis光谱和光催化降解实验对其进行结构性能表征。结果表明,经过氮掺杂的TiO2主要以锐钛矿晶型存在,并有极少量的金红石晶型存在;可见光响应性能比未掺杂的TiO2有很大的提高,其可见光响应范围在380～461nm之间;最终使其在可见光奈件下对亚甲基蓝的降解活性得到显著增强,即光催化性能得到显著提高。     

铋和镧共掺杂二氧化钛半导体的制备与光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纯的TiO2和铋镧共掺杂的TiO2光催化剂,以活性黑KN-B为模型降解物,考察了铋单掺杂和铋镧共掺杂对TiO2光催化剂的活性影响,研究了催化剂投加量、染料初始质量浓度、溶液pH对活性黑KN-B降解率的影响.结果表明,铋掺杂的TiO2光催化活性高于TiO2,而适量铋镧共掺杂TiO2光催化活性进一步提高,最佳掺杂比是0.5％的Bi和0.2％的La.当铋镧共掺杂TiO2催化剂投加量为2.0 g·L-1,初始质量浓度为40 mg·L-1,pH为2.2时,活性黑KN-B在125W高压汞灯光照下20min后的降解率可达100％.     

掺杂改性TiO2可见光光催化剂研究的最新进展

纳米TiO2在紫外光照射下具有良好的光催化活性,在环境污染物治理方面具有重要的应用前景。为提高TiO2对可见光的吸收,常常需要对TiO2进行掺杂改性以缩小其禁带宽度。本文综述了近些年来国内外在金属掺杂、非金属掺杂、金属-金属共掺杂、金属-非金属共掺杂、非金属-非金属共掺杂以及杂多酸盐掺杂改性TiO2光催化剂方面的最新进展,并对TiO2可见光光催化剂的研究进行了展望。     

TiO2可见光催化研究进展

综述了国内外TiO2可见光催化研究方面的最新进展。从染料光敏化、复合半导体、金属离子掺杂、非金属元素掺杂及共掺杂光催化剂几个方面详细探讨该类复合TiO2的制备方法、催化机理、实际效果和缺点;较系统地介绍TiO2可见光催化剂的研究现状和前景。     

可见光催化剂N/TiO_2的制备及其光催化活性

对TiO2光催化剂进行改性,提高它的可见光活性。以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N/TiO2光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)等方法对样品进行了表征,以活性红紫为模型污染物,考察了N掺杂量、焙烧温度等制备条件对N/TiO2粉体光催化活性的影响。结果表明:当氨水投加量为20 mL时,在500℃下焙烧1 h制得的催化剂具有最高的光催化活性;同样条件下,其催化活性约为市售普通的Degussa P25 TiO2的1.5倍,N/TiO2光催化剂在可见光范围内对活性红紫的降解具有很好的应用前景。     

Degradation of phenol in industrial wastewater over the F–Fe/TiO_2 photocatalysts under visible light illumination

F–Fe/TiO_2 composite photocatalyst was synthesized by a facile one-step hydrothermal method and then characterized by XRD, XPS and UV–Vis DRS. The catalyst of F–Fe/TiO_2 exhibited the highest photodegradation rate for phenol as compared with pure TiO_2, F/TiO_2, Fe/TiO_2, F0.38–Fe0.13–TiO_2 and Fe(III)/F-TiO_2 under visible light irradiation. The simulated conditions of industrial phenolic wastewater including initial phenol concentration,visible light intensity, p H and different anions were investigated in the presence of F–Fe/TiO_2 photocatalyst. In addition, as expected, the F–Fe/TiO_2 photocatalyst displayed excellent stability, showing a potential industrial application for the treatment of phenolic wastewater.     

掺杂改性TiO2光催化剂研究及在建材领域应用

TiO2具有稳定性好、光效率高和不产生二次污染等特点,被认为是最有应用前景的光催化剂。通过金属或非金属掺杂改性的方法可以将只能紫外光激发的TiO2光催化反应红移到可见光区域进行。本文介绍了国内外在可见光激发下掺杂改性TiO2光催化剂的研究进展。并对其在建材领域的应用进行了评述。     

可见光下改性纳米TiO2催化降解废水污染物的研究进展

通常TiO2可降解有机污染物,其最活泼晶型为锐钛矿相,但它却有较高带隙能,因此只能被紫外光激发;近年来,大量研究人员致力于对TiO2进行改性使其吸收波谱向可见光波长方向移动的研究,取得一定成效。文章综述了拓宽光谱响应光催化材料的类型、机理以及掺杂物用量、载体等对改性纳米TiO2可见光吸收范围及光催化剂活性的影响,展望了可见光响应光催化材料在降解废水污染物研究中的应用。     

氮掺杂二氧化钛光催化剂的研究进展

纯纳米二氧化钛禁带较宽,只能在紫外光下激发。拓宽二氧化钛的光谱响应范围,实现可见光激发,是二氧化钛基光催化材料面临的主要问题。氮掺杂二氧化钛具有良好的可见光催化活性,是具有可见光响应的二氧化钛基光催化材料的典型代表,近十年来受到了广泛关注。本文综述氮掺杂二氧化钛可见光响应机理和提高光催化活性方面的研究进展,提出今后值得关注与研究的方向。     

可见光响应的铁掺杂二氧化钛的制备及其光催化性能研究

以硝酸铁、硫酸氧钛为出发原料,通过直接化学法合成了锐钛矿型的Fe掺杂的Ti O2纳米光催化剂;通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、紫外-可见-近红外分光光度计、热差热重分析仪对样品的结构以及性能进行了表征。结果表明:Fe掺杂的纳米Ti O2光催化剂的紫外吸收光谱和纯Ti O2相比,吸收带边发生红移,光响应范围拓展到在可见光区域;Fe的掺杂可以提高Ti O2的光催化性能,其中1%的Fe-Ti O2对亚甲基蓝的光催化活性最高。在模拟可见光条件下,Fe-Ti O2表现出了较优的光催化性能,光照10 min后,降解率高达83.9%。     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

光触媒技术的发展与应用

光触媒(photocatalyst)在光的照射下具有净化、除臭、杀菌、防污的优良性能,得到了人们越来越多的重视。本文介绍了光触媒技术的反应机理,二氧化钛光触媒的特性及在各个领域的应用。     

光催化氧化处理造纸废水的试验研究

试验研究掺杂Fe和Ce 2种元素的改性TiO2光催化剂处理造纸废水的效果,并与未掺杂及单元素掺杂的TiO2光催化剂降解效果做了对比。试验结果表明：最佳反应条件下双元素掺杂的光催化剂对光的利用率最高,催化效果最好。原水样经过Fe和Ce双元素掺杂改性的TiO2光催化剂处理180 min后,脱色率在90%以上,CODCr去除率为83%,比未掺杂及单元素掺杂的催化剂活性有明显提高。