Gd掺杂锐钛矿型TiO_2光催化剂的制备及降解苯甲羟肟酸活性

以溶胶-凝胶法制备了不同煅烧温度及不同Gd掺杂量的TiO_2(TiO_2:x%Gd)粉末。对改性前后TiO_2结构和性能进行了表征,研究了Gd掺杂TiO_2粉末在紫外光下对苯甲羟肟酸的光催化性能。结果表明:相比纯TiO_2,适量Gd掺杂使TiO_2的光吸收强度增大、粒径减小且比表面积增大。掺杂后的TiO_2粉末具有很高的光催化活性,500℃煅烧的TiO_2:0.70%Gd催化剂光催化活性最佳,室温下300 W汞灯照射120 min后,对苯甲羟肟酸的降解率高达94.7%。总有机碳(TOC)测试显示,加入TiO_2:0.70%Gd后,苯甲羟肟酸矿化率达79.3%,苯甲羟肟酸降解后可能转化为有机小分子物质及无机CO_2和NO_3~-等。此外,Gd掺杂TiO_2重复使用4次后,苯甲羟肟酸的光催化降解率无明显降低,表明稀土Gd掺杂TiO_2是一种有效稳定的光催化剂。     

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。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

Cu掺杂TiO_2光催化剂降解有机染料的研究

采用溶胶-凝胶法制备Cu/TiO_2光催化剂,在汞灯下光催化降解酸性品红溶液。探讨了金属掺杂量,煅烧温度、煅烧时间、催化剂的用量以及溶液初始浓度对光催化降解效率的影响。结果表明,Cu掺杂量为1.5%(摩尔分数)、煅烧温度600℃,煅烧时间2h的制备条件下,催化剂的最佳用量为0.1%(g/mL)对酸性品红染料初始浓度为10mg/L的降解率较高,光照60min后品红降解率可达74.3%;掺杂1.5%(摩尔分数)的Cu/TiO_2催化剂的光催化活性高于TiO_2,其光催化降解率较TiO_2提高了21%。Cu的掺杂可以显著提高TiO_2的光催化效率。     

稀土元素Ce掺杂TiO_2光催化剂制备及微波强化光催化活性

在[Bmim]PF6离子液体介质中微波辅助制备稀土元素Ce掺杂改性的TiO_2光催化剂TiO_2-Ce,以甲基橙溶液和苯酚溶液为模拟污染物,在紫外光照和微波辐射-紫外光照降解条件下考察TiO_2-Ce催化剂的光催化活性。利用荧光技术以对苯二甲酸作为荧光探针检测TiO_2-Ce催化剂表面产生的羟基自由基,并对光催化降解反应进行动力学分析,以了解光催化降解反应机理。结果表明,通过优化反应条件制得的TiO_2-Ce催化剂具有较高光催化降解活性和热稳定性,在紫外光照和微波辐射-紫外光照条件下降解60 min后,甲基橙降解率分别为98.6%和99.3%,苯酚降解率分别为96.6%和97.2%。荧光光谱分析表明,TiO_2-Ce在微波辐射-紫外光照条件下产生的羟基自由基比紫外光照多,因而微波辐射-紫外光照具有强化TiO_2-Ce降解模拟污染物作用的效果。反应动力学数据表明,TiO_2-Ce光催化降解甲基橙溶液反应呈一级反应动力学规律,其表观速率常数k最大值为0.056 2 min-1。     

硼掺杂TiO_2纳米颗粒的制备与可见光催化性能研究

通过用溶胶-凝胶法制备纯的和掺杂硼的TiO_2纳米颗粒,对样品进行可见光光催化降解有机废水实验,研究主要影响因素对甲基橙在可见光催化降解的影响规律。结果表明,在煅烧温度600℃,催化剂用量50 mg,摩尔比0.05,120 min光照甲基橙,最高降解率达51.26%。在此基础上,以镧硼掺杂比为1∶2的TiO_2催化剂的光催化降解率最高达61.48%。通过掺杂修饰的TiO_2,提高了其可见光的光催化活性。     

改性TiO2纳米管的制备及其对盐酸多西环素的降解

利用商业TiO_2粉末,采用水热法制备出不同摩尔分数的Co~(2+)掺杂改性TiO_2纳米管,以盐酸多西环素为降解目标,研究了样品的光催化性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、投射电子显微镜(TEM)、比表面积仪(BET)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度法(UV/Vis)等技术对样品进行了表征。结果表明,TiO_2纳米管管径均一、管壁多层,具有两端开口的中空孔径结构;Co~(2+)掺杂不会对纳米管的形貌产生影响,但能够增大纳米管的比表面积;Co~(2+)以离子形式存在于TiO_2纳米管的晶格内部;随着Co~(2+)掺杂量的增加,掺杂样品的吸收边出现了持续的红移。盐酸多西环素的光催化降解实验表明,相比TiO_2粉末, TiO_2纳米管具有较好的光催化活性,并且Co~(2+)掺杂改性提高了材料的光催化活性。其中,摩尔分数为1%的Co~(2+)掺杂改性的样品对盐酸多西环素的光催化降解效果最好,在氙灯照射下反应120 min,降解率为81.1%。     

Sm掺杂TiO_2光催化剂的制备与催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备Sm掺杂TiO2催化剂,并用X射线衍射、TEM等技术表征了催化剂,考察了催化剂的煅烧温度、催化剂用量以及掺杂量对光催化降解甲基橙效率的影响。结果表明:催化剂煅烧温度为500℃,最佳用量为100mg/mL,钐的最佳掺杂量为Sm/Ti摩尔比1%。     

稀土离子掺杂TiO_2光催化降解印染废水的研究

用溶胶-凝胶法制备了稀土离子(Nd3+,Sm3+)掺杂TiO2的催化剂,以染料活性嫩黄溶液为目标降解物,研究了2种催化剂的光催化性能。结果表明,同等实验条件下,Nd3+掺杂TiO2比Sm3+掺杂TiO2的降解效果好,当活性嫩黄溶液的初始浓度为100 mg/L,pH=3,Nd3+掺杂TiO2投放量为3 g/L,H2O2加入量为0.3 mL/L时,其降解率可达到92.7%。     

Sm~(3+)掺入对MnO_2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

采用挤出成型法制备Sm3+掺杂MnO2/TiO_2催化剂(Sm-Mn/Ti),研究Sm3+掺入对MnO2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,采用X射线衍射、氮气吸附脱附、可见光拉曼光谱以及扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,Sm3+的掺入抑制了TiO_2的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高MnO2/TiO_2催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行。因此,适量Sm3+掺入会明显提升MnO2/TiO_2催化剂的低温脱硝活性、抗硫中毒、抗碱金属中毒能力,拓宽其活性温度窗口。5 000 h-1条件下,4%Sm-Mn/Ti催化剂在195℃达到最高脱硝率99%,并且在115℃脱硝率达到86%。     

Sm~(3+)掺入对MnO_2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

采用挤出成型法制备Sm3+掺杂MnO2/TiO_2催化剂(Sm-Mn/Ti),研究Sm3+掺入对MnO2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,采用X射线衍射、氮气吸附脱附、可见光拉曼光谱以及扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,Sm3+的掺入抑制了TiO_2的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高MnO2/TiO_2催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行。因此,适量Sm3+掺入会明显提升MnO2/TiO_2催化剂的低温脱硝活性、抗硫中毒、抗碱金属中毒能力,拓宽其活性温度窗口。5 000 h-1条件下,4%Sm-Mn/Ti催化剂在195℃达到最高脱硝率99%,并且在115℃脱硝率达到86%。     

铁掺杂TiO2纳米粉光催化降解酸性刚果红

采用水热技术制备了铁掺杂TiO_2光催化剂,并用SEM、XRD、FT-IR对其进行了表征;以紫外灯(λ=254 nm)作为光源、酸性刚果红为目标降解物进行光催化性能的研究。SEM表征结果:自制的催化剂粉末由直径为2～3μm的TiO_2微米球形成,各微米球由八面体型的TiO_2纳米晶体(晶体长度1.0～1.5μm)自组装所成,形成八面体的三角形边长200 nm左右。XRD表征结果说明:所得光催化剂粉末为锐钛矿相TiO_2(即A-TiO_2),在其3种晶相中(锐钛矿相、金红石相和板钛矿相)中有最好的光催化性能。FT-IR结果表明:所制的TiO_2结构中存在大量的—OH,预计它有较高的光催化活性。光催化实验表明:掺杂离子提高了TiO_2光催化性能,Fe~(3+)掺杂量为6%(摩尔分数,下同)的TiO_2的光催化性能最好;在室温下,催化剂加用量1.2 g/L、降解时间10 min时,对60 mg/L酸性刚果红溶液(pH=6)的降解率达到82.73%。     

Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃的制备及其光催化降解甲基橙性能

以溶胶-凝胶法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2胶体,并通过浸渍提拉法制备了Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃。以光催化能力(即对5 mg/L甲基橙溶液的降解率)和透光率为指标,通过正交试验考察了制备工艺对其性能的影响。增加镀膜次数可以增强薄膜玻璃的光催化性能,但是透光性降低。最优工艺为:镀膜5次、烘烤温度100℃、煅烧温度550℃、烘烤时间25 min、煅烧时间0.5 h。所得薄膜玻璃对甲基橙的光催化降解率和透光率分别达到81.8%和78.7%。对比相同条件下制备的TiO_2薄膜玻璃,Fe~(3+)掺杂TiO_2薄膜玻璃具有更好的光催化能力和更小的水接触角,意味着亲水性更好。     

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。     

二氧化钛-碳纳米管复合材料的制备和光催化性能

利用水热法制备了分别掺杂负离子粉和二氧化硅的二氧化钛溶胶,并分别以活性炭、碳纳米管作为载体进行负载,制备得到二氧化钛-碳纳米管(TiO_2-CNTs)复合材料;通过XRD及SEM对样品进行了表征;并以甲基橙为目标降解物评价了复合材料的光催化性能。XRD结果表明虽然负载体二氧化钛的峰的一致的;SEM的结果表明CNTs负载的TiO_2复合催化剂其晶粒尺寸变小,其中掺杂改性的TiO_2催化剂粒径更小。光催化降解实验结果表明碳纳米管作为载体所制复合材料光催化性能优于活性炭负载的。掺杂改性的TiO_2催化剂对甲基橙的光催化降解性能优于纯TiO_2催化剂,而掺杂二氧化硅的二氧化钛光催化性能优于掺杂负离子粉的。     

CdS/Fe2S3复合物的制备及其光芬顿催化降解环丙沙星

以硝酸铁、乙酸镉和硫化钠为原料，在室温下制备了不同Cd/Fe物质的量比的CdS/Fe₂S₃光芬顿催化剂。以环丙沙星作为目标有机污染物，在可见光条件下考察了Cd/Fe物质的量比、初始pH值以及催化剂投加量对有机物降解效率的影响。结果表明，在Cd/Fe物质的量比为8∶2、初始pH值为7、催化剂投加量为0.25 g/L的反应条件下，环丙沙星的降解率在60 min内可以达到95%。自由基捕获实验表明，在降解过程中，体系中产生的羟基自由基是主要的活性物种，光生空穴起着重要作用。     

GO/TiO_2复合材料的制备和光催化性能研究

以钛酸丁酯为钛源,少层氧化石墨烯为GO源,通过溶剂热法和煅烧法合成GO/TiO_2催化剂。在300W氙灯照射下,以甲基橙为降解对象,探究不同制备方法、GO掺杂比例、用量的催化剂对光催化降解效率的影响。结果表明,当甲基橙初始浓度为10 mg/L,投加0.50 g/L煅烧法制备的0.8%GO/TiO_2催化剂时光催化效果最好,高达93.8%,且光催化反应符合一级动力学方程,其光催化降解的速率常数为1.090 h~(-1)。     

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。     

碘纳米粒子掺杂TiO_2的表征及其可见光催化活性研究

以钛酸四正丁酯为钛源,用溶胶-凝胶法制备氨基化纳米TiO_2,并掺杂碘纳米粒子制备I-TiO_2,研究其光催化性能。结果表明,掺杂碘纳米TiO_2对光催化反应更好,经煅烧的I-TiO_2的光催化降解率更高,碘掺杂量为Ti∶I=1∶0.1(摩尔比)的催化剂效果最好。     

GO/TiO_2复合催化剂的制备及其光催化降解甲基橙

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以异丙氧基钛为钛源,通过原位溶胶凝胶法制备了复合催化剂GO/TiO_2。通过X射线粉末衍(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法对GO及复合催化剂GO/TiO_2进行了表征,结果表明,制备的复合催化剂主晶相为锐钛矿型TiO_2,GO表面富集的TiO_2颗粒尺寸15 nm左右。以甲基橙为模型分子,测试了催化剂在紫外光下的降解性能,发现在120 min内,当GO加入量为2.1%时,GO/TiO_2复合催化剂光催化降解率高达92.7%。