稀土在非TiO2光催化剂的改性研究

近年来,运用稀土改性非TiO2光催化剂取得了显著成果。重点归纳、总结和分析了通过稀土离子单掺或共掺、稀土氧化物复合、上转换光催化与稀土固熔体等手段改性锌基、铋基光催化剂。简单介绍了稀土在钨基等其他基质的应用及新型稀土化合物光催化剂的构筑。发现稀土改性可以影响非TiO2光催化剂的晶格结构能带能、拓宽光谱响应范围和提高量子效率,是提高其光催化活性的有效途径。还对稀土在未来光催化的应用做了分析。     

稀土改性Ni/TiO_2光催化剂及其重复利用催化活性

用溶胶-凝胶法制备了La或Ce改性的0.3%Ni/TiO2(即La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2),考察了La-Ni/TiO2或Ce-Ni/TiO2在催化降解甲基橙水溶液过程中的重复利用性能,并用XRD、N2吸附-脱附以及XPS等手段对催化剂进行了表征分析。研究表明,适宜La和Ce掺杂量(La/Ti、Ce/Ti摩尔比)分别为0.15%和0.1%,适宜焙烧温度为400℃。在酸性条件下(pH=3),La-Ni/TiO2和Ce-Ni/TiO2与Ni/TiO2光降解甲基橙的能力相当,但La或Ce掺杂使Ni/TiO2催化剂的重复使用能力提高。催化剂上存在低结合能的低价钛离子(如Ti3+),低价钛离子的含量和结合能大小是衡量催化剂光催化降解活性的重要因素。可能是La或Ce使催化剂在使用过程中低价钛离子得到较好保留,从而使催化剂活性得到较好维持,催化剂重复使用性能提高。     

卤族元素掺杂改性TiO_2光催化剂研究进展

廉价、环境友好、高稳定性并具有可见光光催化活性的光催化剂将是光催化发展进一步走向实用化的关键。卤素掺杂TiO2是具有可见光光催化活性的光催化剂,经卤素掺杂可以使TiO2的禁带宽度减小,从而使TiO2的吸收边红移。对TiO2的氟、氯、溴、碘掺杂的国内外研究现状进行了系统评述,分析了提高TiO2可见光活性的原因,指出经卤族元素掺杂,TiO2在保持紫外区光催化活性的前提下,大大增加了其可见光响应能力,且有益于具有光催化活性晶相TiO2的形成。     

改性纳米TiO2光催化剂的研究进展及表征方法

主要介绍了近几年来利用掺杂改性改善TiO2光催化性方面所取得的进展及常用的表征方法,并对其发展进行了展望。     

水热法制备稀土掺杂纳米TiO_2薄膜及光催化降解性能研究

以Ti(SO4)2水溶液为前驱物,尿素为沉淀剂,采用水热法在玻璃基片上制备了稀土离子掺杂的TiO2薄膜。以薄膜对紫外光吸收值为指标,考察了水热反应时间、镀膜次数、掺杂稀土离子的种类、掺杂量对紫外光吸收性能的影响,确定了掺杂薄膜最佳制备条件:在1.0mol/L尿素溶液中,温度为160℃,反应10h,镀膜两次,稀土最佳掺杂量为n(La)=0.9%或n(Eu)=1.1%(n为摩尔比),掺镧元素的效果好于掺铕元素。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对所制备的TiO2薄膜的相结构及形貌进行了分析和表征,结果表明,所制备的薄膜均匀、致密、无可视缺陷。以甲基橙为光催化降解的探针化合物,探讨了TiO2薄膜光催化降解性能,结果表明,掺杂稀土离子的TiO2薄膜对光催化降解性能远优于未掺杂的TiO2薄膜。     

水热法制备高活性TiO2光催化剂的研究进展

简述了TiO2作为光催化剂应有的性质；着重介绍了高活性和超高活性TiO2光催化剂纳米粉体和薄膜的水热法制备研究情况；指出了该法尚须解决的问题及今后努力的方向。     

纳米TiO2光催化剂掺杂改性的研究进展

以光催化材料TiO2为研究对象,从金属、非金属掺杂及共掺杂改性出发,介绍了近些年来TiO2光催化剂与金属、非金属、双金属、双非金属、金属与非金属共掺杂的研究现状.研究发现:当对TiO2进行双元素共掺杂,且掺人元素及最适当时,能使TiO2的光催化性能进一步提高.     

ATP-SnO2-TiO2复合光催化剂性能研究

以凹凸棒黏土(ATP)为基体,通过原位溶胶-凝胶工艺,制备出凹土基复合光催化剂(ATP-SnO2-TiO2)光催化甲醛。采用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)等分析测试技术对复合体进行表征。考察制备条件对其物理结构和光催化性能的影响,并对不同光催化剂性能进行研究。结果表明,在凹凸棒黏土表面负载SnO2-TiO2后光催化性能得到明显提高,复合体中TiO2负载量为50%(质量比)、SnO2与TiO2质量比为1∶4、800℃煅烧的复合光催化剂活性最强,光照射3 h后对30 mg/L的甲醛溶液的降解率可达99%以上,显示出优异的光催化性能。     

稀土在光催化方面的应用

1972年日本Fujishima和Honda报道了TiO2电极上光电解水现象后，半导体光催化研究引起了国际化学、物理、材料等领域科学家的广泛关注。在纳米半导体TiO2制备、结构以及光催化理论等方面进行了尤为深入的研究，近5年光催化水分解功能提高了100倍，发现TiO2在环境保护和新能源开发方面具有广阔的应用前景，将成为下半世纪利用太阳能净化环境和开发新能源的最有效方法之一。     

低温合成TiO2/Fe3O4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe3O4为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO2/Fe3O4磁性光催化剂.利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO2/Fe3O4比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响.结果表明,在100、300和450℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO2质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO2/Fe3O4(100℃,TiO2质量分数70%)在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率.     

含铋化合物光催化剂研究

寻求廉价、环境友好并具有高活性的可见光光催化剂是光催化技术走向实用化的关键。本文阐述了氧化铋、卤化氧铋、铋的含氧酸盐及其改性等含铋可见光光催化剂的制备与光催化性能的研究情况。     

超声辅助分子自组装法合成硅胶负载TiO2光催化剂

超声辅助分子自组装法制备表面均匀和高催化活性的硅胶负载TiO2（TiO2-SiO2）光催化剂。采用XRD、SEM、FT-IR、PL等手段对制备产物晶型及形貌等进行了表征。以降解水中偶氮染料甲基橙为探针反应,评价了TiO2-SiO2的光催化活性。结果表明,500℃煅烧TiO2-SiO2的光催化活性最佳。     

改性稀土渣处理含镉废水的研究

对稀土渣改性的方法、改性稀土渣的物理化学特性以及影响改性稀土渣从含镉废水中吸附Cd~(2+)的因素进行了研究。结果表明:改性稀土渣对Cd~(2+)具有较强的吸附能力。     

稀土在锌基热镀合金中的作用研究

本文采用金相、电子显微镜(SEM)、能谱(XPS)、二次离子质谱(SIMS)和热分析(TG-DTA)等手段进行了稀土在锌基热镀合金中的作用机理研究。研究结果表明,稀土提高了锌基热镀合金的成型性、附着性和耐腐蚀性。     

La掺杂SiO_2/TiO_2纳米粉体的制备及其光催化性能

采用并流中和法制备了La掺杂的SiO2包覆TiO2纳米粒子,利用X射线衍射(XRD),傅立叶交换红外光谱(FT-IR),透射电镜(TEM)及紫外可见光吸收(UV-Vis)光谱对掺杂改性前后样品进行表征。以紫外光照降解甲基橙为测试体系,研究了La掺杂量及煅烧温度对SiO2/TiO2光催化性能的影响,并对其作用机制做了初步的探讨。FT-IR表明在包覆层和纳米TiO2颗粒之间的界面上形成了Ti-O-Si和Ti-OLa键,从而抑制了金红石相的形成,提高了热稳定性,和XRD分析结果一致,掺杂了La的SiO2/TiO2在800℃时金红石相的含量仍然比较低,和120℃时的含量相当;TEM照片显示改性后的TiO2团聚减小,粒度均匀。UV-Vis光谱分析显示La掺杂SiO2/TiO2的光响应范围拓宽至可见光区,其中光吸收红移最大的样品为3.0%La掺杂量的SiO2/TiO2,带隙能(Eg)由原来的2.98 eV降为为2.41 eV。光催化性能实验结果显示当La的摩尔掺杂量为3.0%时,其光催化活性最好,光照20 min,与未掺杂改性的TiO2相比甲基橙的光降解率提高了55.1%;另外,未掺杂TiO2煅烧温度对光催化影响显著,当温度由120℃增加为800℃时,光照25 min的降解率就由69%降为10.7%,而掺La的SiO2/TiO2煅烧温度对其光催化性能影响不大。     

TiO_2含量对含钛铁矿粉熔化行为的影响

为了更好地利用各种铁矿粉,使用"座滴法"研究了TiO_2含量对含钛铁矿粉的熔化行为。结果表明:试样收缩过程主要分为慢速和快速两个阶段;随着TiO_2含量的升高,除TiO_2含量为1%外,铁矿粉特征熔化温度呈现升高的趋势;TiO_2含量为1%时,铁矿粉特征熔化温度较低;随着TiO_2含量的升高,铁矿粉熔化时间呈现增加的趋势;TiO_2含量过高不利于降低烧结燃耗,综合考虑含钛铁矿粉特征温度和熔化时间,TiO_2含量应控制在3%以内。     

水热法合成Sb2O3／TiO2复合光催化剂

采用温和的水热法合成Sb2O3／TiO2纳米颗粒,并利用XRD、TEM对样品的晶型和形貌进行表征;以光催化降解甲基橙反应,研究了Sb2O3／TiO2的光催化性能。结果表明,用Sb2O3复合提高了TiO2的光催化活性,在140℃、水热反应12h的条件下,合成的0．5％Sb2O3／TiO2的光催化活性最佳。     

活性炭负载TiO_2改性处理及其性能表征

采用溶胶–凝胶法对盐酸预处理后的活性炭(activatedcarbon,AC)进行负载TiO2改性处理,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、比表面积及孔径测试(BET)、热重分析(TG/DTG)、傅立叶红外光谱分析(FTIR)等对负载TiO2前后的活性炭结构与理化性能进行表征,并利用电化学工作站测试其电化学性能。结果表明,凝胶的最佳煅烧温度为450℃,制得的TiO2/AC复合体表面及孔道中有絮状或颗粒状的TiO2存在,Ti元素含量(质量分数)为24.91%,晶体类型为锐钛矿型;同时,TiO2/AC表面形成一些Ti—O键的含氧官能团。活性炭负载TiO2改性后,比表面积降低23.1%,比电容升高16.4%,电吸附性能提高,可作为电极材料用于去除废水中的无机盐离子。     

TiO_2含量对含钛高炉渣中铁聚合行为的影响

针对承钢含钛高炉渣黏度大,渣铁分离较差,炉渣中含金属铁2%左右,给高炉渣利用带来困难,使生铁成本升高等问题,研究了渣中铁的存在形式,TiO_2含量对渣中铁聚合的影响,以及铁聚合机理。研究结果表明:随着TiO_2含量的增加,渣样中的铁珠的聚合效果越来越差,铁珠聚沉的位置由渣样的底面和侧面转移到渣样的顶部和侧面,并且渣样与坩埚的界面产生了金红色高熔点物质Ti(C,N)。随着渣中TiO_2含量的增加,炉渣中的铁含量从0.4%持续升高到1%。     

稀土对Ru基加氢催化剂的改性研究

采用浸渍法制备了一系列的Ru-RE/sepiolite(海泡石)(RE=La,Ce,Tb或Y)催化剂,以二氧化碳甲烷化及苯加氢为探针反应,以TPD、TPSR、CO化学吸附和CS2中毒为手段系统地研究了RE对Ru/sepiolite催化剂的改性机制。结果表明,RE的加入显著影响Ru/sepiolite催化剂的催化性能。从机理上看,RE对CO2甲烷化性能的影响是通过对反应物活化过程中的能量因素及几何因素的调节作用来实现的。RE的加入增加了Ru/sepiolite催化剂的活性表面积、活性中心数和催化剂抗毒物的能力。研究还表明,RE的添加顺序亦对Ru/sepiolite催化剂的活性构成一定的影响。