铈掺杂TiO2光催化降解甲基橙的研究

采用溶胶-凝胶法制备纯的及掺杂不同量Ce的TiO2纳米粒子,利用UV-Vis漫反射光谱及XRD等对所制备样品进行表征和解释,以高压汞灯为光源,甲基橙水溶液的脱色为模型反应,研究了CeO2/TiO2的光催化降解反应活性.实验发现掺杂Ce的TiO2纳米粒子反射光谱特性向可见光方向红移到了500 nm;掺杂Ce的TiO2纳米粒子比纯的TiO2纳米粒子对光的吸收率高、吸收能力强;掺杂的Ce4+仅有少量进入TiO2晶格中,而大部分的Ce4+没有进入TiO2晶格中,而是以小团簇的CeO2形态均匀地分散在TiO2纳米粒子中或者是覆盖在其表面上,说明掺杂Ce能提高TiO2光催化反应活性,且掺杂Ce量有最佳值.实验结果表明在TiO2中掺杂Ce的摩尔百分含量为2%,甲基橙起始浓度为20 mg·L-1,CeO2/TiO2用量为0.400 g,双氧水用量为5.88 mmol·L-1,pH值为6.4时,光照8 h,甲基橙的脱色率可达96.8%.     

高分子凝胶法制备纳米ZnO/La2O3及光催化性能

以Zn(CH3COO)2.2H2O,AgNO3为原料,丙烯酰胺为单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子凝胶法在550℃下制得纳米ZnO/La2O3。通过XRD物相分析,得知沉积稀土氧化物La2O3的ZnO纳米粒子样品的物相均是六方晶系纤锌矿结构;TEM形貌观察,粒子基本为球形,纳米ZnO/La2O3的平均粒径约为26 nm,红外光谱分析高分子的分解程度,在550℃时分解完全。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO/La2O3半导体光催化条件下,pH值为9时,能迅速分解,在降解90 min时,次甲基蓝的降解率达到81%。     

La、Ho掺杂 TiO2光催化抗菌材料的制备与抗菌性能

采用溶胶-凝胶法结合旋转涂膜法制备了La、Ho掺杂TiO2光催化抗菌材料.以大肠杆菌为实验菌种,普通日光灯为光源,考察了旋转速度、稀土掺杂量、涂膜层数、烧结温度、烧结时间等因素对材料抗菌性能的影响.并采用SEM、XRD、TG-DSC等方法对材料进行了表征.结果表明,稀土掺杂TiO2光催化抗菌材料在普通日光灯照射下具备较强的抗菌性能.当旋转速度1100r/min,镧掺杂量为x(La)=0.3%、烧结温度550℃、烧结时间1.5 h、涂膜层数为3层时,La-TiO2抗菌性能最佳;旋转速度1100r/min,钬掺杂量为x(Ho)=0.4%、烧结温度600℃、烧结时间1 h、涂膜层数为2层时,Ho-TiO2抗菌性能较好,且La掺杂TiO2光催化材料抗菌性能优于Ho掺杂TiO2光催化材料,其1.5h杀菌率达92.21%.     

稀土离子(La3+,Eu3+)掺杂纳米TiO2的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了Eu^3＋,La^3＋掺杂纳米TiO2粉体,并采用亚甲基蓝为目标降解物考察了稀土掺杂对TiO2光催化活性的影响。实验表明：适量的La^3＋掺杂可以提高TiO2的光催化活性,最佳掺杂浓度为0.3 mol%;La^3＋掺杂后降解反应符合一级反应动力学,H2O2的加入会使其反应速率大大提高;0.25 mol%Eu^3＋掺杂在日光灯下较紫外灯下显示出更好的光催化活性,这可能由于Eu^3＋掺杂导致了TiO2吸收光谱范围的整体红移;通过XRD图谱分析可以看出La^3＋、Eu^3＋掺杂均可以抑制TiO2的晶型转变,减小光催化剂的平均粒径,掺杂后其平均粒径均约为10 nm,TEM结果与XRD大致吻合。     

纳米氧化铜的制备及光催化降解亚甲基蓝

近年来,印染废水造成环境污染的问题日益严重。为处理印染废水,以亚甲基蓝(MB)为目标降解物,采用化学沉淀法制备出了纤维状和球状两种形貌的纳米氧化铜,利用XRD和SEM对样品进行表征。当催化剂投加量0.1 g、初始pH=9、亚甲基蓝初始浓度5 mg/L、质量分数为30%的H₂O₂滴加量1 mL、紫外光下反应75 min时,亚甲基蓝溶液降解率最高,且催化剂循环使用3次后,亚甲基蓝的降解率仍在88%以上,具有优良的稳定性。纳米氧化铜的形貌相同时,晶粒尺寸越小,对亚甲基蓝催化降解效果越好。相同条件下,球状纳米氧化铜催化降解亚甲基蓝的能力强于纤维状纳米氧化铜。     

La掺杂对TiO2光催化剂的影响

采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂的TiO2.通过X射线衍射分析、扫描电镜、紫外-可见光漫反射测试等手段对TiO2进行了结构和光吸收性能研究.结果表明La3+阻碍了锐钛矿向金红石转变,提高了晶形转变温度,La3+掺杂之后的TiO2粒径变小,La3+掺杂TiO2光吸收与煅烧温度有关.     

石墨烯/TiO2复合材料的制备及其对甲基蓝的降解

光催化降解已成为污水处理领域发展最快的方法。为改善TiO₂的光催化性能,采用溶胶-凝胶法制备石墨烯(GN)/TiO₂复合材料,利用XRD、SEM对样品的微观结构进行表征,研究制备过程中煅烧温度、煅烧时间以及石墨烯含量对GN/TiO₂复合材料光催化性能的影响。结果表明：所制备TiO₂为球状形貌,粒径为70～200 nm,分布在石墨烯的片层和边缘。当煅烧温度为500℃,煅烧时间为20 min,石墨烯含量为5%时对甲基蓝(MB)的光催化降解率最高,为87.21%。此外,研究了GN/TiO₂复合材料对甲基蓝光催化降解的重复利用率,并探讨了光催化机理,结果表明重复使用5次后,对甲基蓝的降解率降低了17.64个百分点。     

稀土掺杂对钛酸锶钡光催化的影响

以溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡,研究了制备条件及稀土掺杂对光催化影响。用大红染料模拟废水中难降解的有机物,以大红染料脱色率的变化来表征催化剂BST的光催化性能。结果表明,离子掺杂对大红染料的降解效果比钛酸锶钡的降解效果有所提高。掺入镧离子时降解率可达85％,提高60％;掺入钇离子时降解率可达65％,提高40％;两种离子掺杂时降解率可达70％,提高45％。     

高分子网络凝胶法制备纳米ZnO及其光催化性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O为原料,丙烯酰胺为单体,N,N'—亚甲基双丙烯酰胺为网络剂,采用高分子网络凝胶法在550℃下制得纳米ZnO。通过XRD物相分析,产物为六方晶系;TEM形貌观察,粒子基本为球形,平均粒径为20～30nm;红外光谱分析高分子的分解程度,在通氧的情况下,550℃分解完全。并利用以上三种分析方法,得到单体与网络剂的最佳质量配比为5∶1。水溶液中次甲基蓝染料在ZnO半导体光催化条件下,能迅速分解,在降解3h时,对次甲基蓝的降解率达到85%。