Ag掺杂TiO_2纳米颗粒的制备及光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备Ag掺杂TiO_2纳米颗粒,并用XRD、SEM、Raman、FT-IR、UV-Vis、PL等对其物理、化学性能进行表征,结果表明,Ag掺杂能够改变TiO_2的禁带宽度和光生电子-空穴复合概率。光催化实验表明,4%的Ag-TiO_2具有最佳的光催化活性,60 min后对MB的降解率达到96%,光催化活性的提升归因于光吸收的增加和光生电子-空穴复合的减少。     

Fe掺杂TiO_2的制备及其光催化性能

利用溶胶-凝胶法成功制备出Fe掺杂TiO_2纳米颗粒,并用XRD、SEM、XPS、UV-Vis、PL对样品的物理化学性能进行表征。结果表明,Fe掺杂能够减小TiO_2的禁带宽度和光生电子-空穴的复合概率。光催化降解亚甲基蓝溶液的实验表明,随着Fe掺杂量的增加,TiO_2的光催化活性先增大后减小,F4-TiO_2的光催化活性最高,60 min后对亚甲基蓝溶液的降解率达到94.2%。Fe掺杂TiO_2具有较好的稳定性,重复5次光催化降解实验后,对亚甲基蓝溶液的降解率仍达到89.4%。     

Ni-Zr共掺TiO_2纳米粉体的光催化性能研究

通过溶胶-凝胶法制备掺杂Ni-Zr共掺纳米TiO_2,采用XRD、TEM和DRS等方法对光催化剂的晶向结构、显微形貌和光响应特性进行表征,并以罗丹明B为目标降解物,测试其光催化性能。结果表明Zr掺杂能够降低TiO_2光催化剂的粒径,改善其光响应特性。Ni~(2+)和Zr~(4+)共掺杂可以通过协同作用提高样品的光催化活性。Ni-Zr共掺TiO_2比纯TiO_2具有更好的光催化效果,2%Zr和Ni共掺杂TiO_2光照60min后对罗丹明B的降解率达到92%,比纯TiO_2提高30%以上。     

纳米TiO_2负载涤纶织物的浸染法制备及光催化性能

使用不同粒径纳米TiO_2以高温高压浸染工艺对涤纶织物进行负载加工,重点考察了不同工艺参数对涤纶织物表面纳米TiO_2负载量和负载率的影响,研究了纳米TiO_2粒径和负载量与其光催化性能之间的关系,比较了浸染法和浸轧法制备纳米TiO_2负载织物的耐久性。结果表明,提高工作浴温度、pH值和纳米TiO_2质量浓度都能显著提高纳米TiO_2负载量和负载率。大粒径纳米TiO_2更易于负载涤纶纤维。纳米TiO_2的负载量随浴比提高而增大,但其负载率则反之。纳米TiO_2负载涤纶织物作为光催化剂能促进染料的氧化降解反应,纳米TiO_2负载量的提高可显著促进其光催化活性。采用小粒径纳米TiO_2制备负载织物具有更高的光催化活性。浸染工艺制备负载织物的耐久性能优于浸轧工艺。     

MoS_2/石墨烯复合材料的制备及其光催化降解亚甲基蓝性能研究

采用水热法制备了MoS2/石墨烯复合材料。通过XRD、Raman、SEM、XPS、UV-Vis等对复合材料的结构、形貌和光学性能等进行了表征,以亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,研究复合材料的光催化活性。结果表明,MoS2/石墨烯复合材料为相互连接的层状结构,对MB的降解率达到99%(28 min),相比MoS_2光催化剂有较大的提高。主要是由于相互连接的导电石墨烯层状结构有利于光生电子的快速转移,促进了光生电子-空穴对的分离,提高了光生电子-空穴对的利用率。     

La掺杂改性纳米TiO_2的制备及其在O_3协同下的光催化活性

采用溶胶凝胶法制备稀土La掺杂的纳米TiO_2催化剂,在臭氧和紫外的协同下,以对氯苯酚为模型污染物,考察了催化剂的光催化性能,并以XRD,XRF,UV-Vision为表征手段对催化剂进行了表征。结果表明,随着La掺杂量的升高,纳米TiO_2晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变程度变大;TiO_2的催化性能随着La掺杂量的升高而升高,但过高的掺杂量反而抑制了TiO_2的催化性能,当稀土La的掺杂摩尔比在2%时,TiO_2被证明具有最佳的催化活性;La的掺杂提升了催化剂在可见光区的光利用率,减少了光生电子空穴的复合,提高了臭氧产生羟基自由基的能力,最终提升了TiO_2的催化性能。     

高效光催化剂的构建及其研究进展

光催化能够将太阳能转化为化学能，是高效利用太阳能的有效方法之一。半导体光催化反应可总结为光的捕获、载流子的分离和迁移以及表面反应三个基元步骤，整体的光催化效率由每一个基元步骤的效率所决定，因此构建高效的光催化剂需要解决催化剂的光吸收、载流子分离和迁移以及表面反应等问题。文章讨论了元素掺杂、异质结构建、染料敏化、配体-金属电荷转移和助催化剂等对光催化剂性能的影响，以期为高效光催化剂的改进提供策略参考。     

TiO_2-BiVO_4复合材料的制备及其光催化降解印染废水

以钛酸丁酯、五水硝酸铋、偏钒酸铵为主要原料制备TiO_2-BiVO_4复合光催化剂,并用X射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见分光光度计、X射线光电子能谱仪和光致发光荧光光谱仪进行表征。结果表明,与TiO_2和BiVO_4相比,TiO_2-BiVO_4复合光催化剂具有更窄的禁带宽度,光生电子-空穴的复合概率更低。TiO_2-BiVO_4复合光催化剂具有更高的光催化活性,60 min后对罗丹明B溶液的降解率达到87.3%。TiO_2-BiVO_4复合光催化剂具有良好的光催化稳定性,经过5次光催化降解实验后,对罗丹明B溶液的降解率为81.7%。     

掺杂Fe~(3+)纳米TiO_2的涂布纸可见光光催化剂的制备与表征

本文在室温条件下通过原位复合法制备了一系列铁(Fe~(3+))掺杂(Fe~(3+)/TiO_2摩尔百分比浓度0.0-1.0at.%)纳米TiO_2光催化剂。利用SEM、XPS和UV-vis DRS作为表征手段,可见光(40 W白炽灯,主光源456 nm)甲醛降解实验评价Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2的光催化活性。研究了Fe~(3+)掺杂浓度对表面吸附、微观结构和光催化性能的影响。实验结果表明,Fe~(3+)掺杂可以扩大TiO_2的光吸收范围,吸收阈值波长红移至443 nm。掺杂量0.25 at.%,光催化时间为2 h,初始甲醛浓度1.0 mg/m~3,反应器体积为4.8 dm~3,A4光催化纸样品对甲醛降解率为92.6%。论文也提出并讨论了金属Fe~(3+)离子在纳米TiO_2粒子表面螯合机理。     

PAN纤维增强hemin/TiO_2可见光催化性能研究

使用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,通过配位作用同时负载氯化血红素(hemin)和二氧化钛(TiO_2)制备了复合光敏催化材料,在对其表面形貌和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料降解反应中的可见光催化性能。结果表明,hemin/TiO_2能够有效负载于改性PAN纤维表面,而且所制备的催化剂在可见光区显示出较强的吸收性能。通过对染料光催化降解试验发现,纤维载体能够大幅提升hemin/TiO_2的光催化活性,而且其活性与催化剂中hemin含量相关;该复合光敏催化材料具有较宽的pH适用范围,而且增加可见光强度能够提升其光催化活性。     

罗丹明B的TiO_2/GO复合物光催化降解

以自制氧化石墨烯和钛酸丁酯为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/GO复合材料。分别采用XRD、Raman、SEM等对其进行表征,并将其用于罗丹明B溶液的光催化降解,考察氧化石墨烯含量、TiO_2/GO复合材料用量、煅烧温度等因素对光催化降解性能的影响。结果表明,生成了粒径约20 nm的锐钛矿型TiO_2球形颗粒;相同条件下,溶胶-凝胶法制备的复合材料光催化活性优于机械混合物;TiO_2/GO为20/1时光催化活性最好;复合材料质量为0.05 g时,对罗丹明B的降解率可达99%。     

TiO_2/ZSM-5介孔结构的制备及光催化降解印染废水研究

利用直接模板法制备TiO_2/ZSM-5复合光催化剂,采用X射线衍射仪、比表面仪、扫描电镜等分析了复合材料的物理化学性能。结果表明,TiO_2/ZSM-5复合材料为介孔结构,比表面积达1 151 m~2/g。以甲基橙溶液为模拟印染废水,研究了TiO_2/ZSM-5的光催化活性,结果表明,光照180 min后,甲基橙溶液的脱色率和TOC去除率分别达到99.55%和99%,在pH=7.5时降解效果最好。多层介孔结构有利于降解反应后光催化剂的回收,避免二次污染和对光催化剂的浪费。TiO_2/ZSM-5光催化活性的提升主要是由于多层介孔结构可以增加光的利用率以及比表面积大能提供更多的反应活性位。     

TiO_2插层氧化石墨烯降解亚甲基蓝性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,再利用钛酸丁酯原位水解制得TiO_2插层氧化石墨烯。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等表征手法对TiO_2插层氧化石墨烯的形貌、结构进行表征分析;并通过降解亚甲基蓝试验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,氧化石墨烯氧化均匀,在超声状态下,酞酸丁酯可在氧化石墨烯片层间原位生成锐钛矿相的纳米级TiO_2。降解试验结果表明:TiO_2插层氧化石墨烯对亚甲基蓝有优异的光催化降解性能,所制备的TiO_2插层氧化石墨烯重复降解亚甲基蓝4次,降解率依然可维持在99.97%,具有较高的重复使用性能。     

纳米TiO_2光催化降解甲醛的研究进展

纳米TiO_2作为一种光催化剂,可以净化室内空气,尤其是甲醛。综述了纳米TiO_2降解甲醛的光催化机理,着重介绍了溶胶-凝胶法固化纳米TiO_2的优点、体相掺杂改性对纳米TiO_2的光催化活性的提高以及纳米TiO_2光催化降解甲醛的研究进展。通过优化光催化薄膜的制作工艺,发现更高效的体相掺杂剂扩展TiO_2光催化的光谱响应范围,是提高纳米TiO_2光催化作用、降解甲醛的有效途径。     

用吸附相反应技术制备弱光响应的铈掺杂TiO2复合光催化剂

为拓展多相光催化的实际应用和满足环境治理的严格要求,利用吸附相反应技术设计并制备了弱紫外光响应高效的TiO2 多组分催化剂。借助透射电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜和X 射线衍射分析了不同焙烧温度下铈离子掺杂量对催化剂形貌的影响,并结合光致发光光谱和弱光降解甲基橙过程,探索了催化剂结构变化对光生载流子复合率和弱光催化活性的影响。结果表明,当掺杂量较低（小于0.10%）时,铈离子掺入引起TiO2 晶格膨胀,从而引入光生载流子的浅能级捕获中心,提升了催化活性;在较高掺杂量（0.20% 以上）时, 铈离子掺入抑制了TiO2 结晶,催化剂中大量无定形TiO2 严重抑制了其活性;焙烧温度越高,铈离子掺杂量对催化剂结构和活性的影响越显著;降解高浓度甲基橙时,催化性能最好的催化剂的活性是商用P 25 的2 倍多。     

CNTs/La~(3+)掺杂TiO_2纳米纤维对Cr(Ⅵ)的催化性能研究

通过静电纺丝技术分别制备了碳纳米管(CNTs)掺杂,CNTs/La~(3+)共掺杂的TiO_2纳米纤维,以重金属Cr(Ⅵ)为目标降解物,考察了碳纳米管单组分掺杂,La3+/碳纳米管(CNTs)共掺杂TiO_2纳米纤维(CLCT)及溶液p H值对重金属Cr(Ⅵ)催化活性的影响。结果表明,La3+掺杂的TiO_2光催化活性高于纯TiO_2,适量La3+/碳纳米管共掺杂TiO_2光催化活性进一步提高,最佳掺杂量是当CNTs相当于Ti的摩尔浓度为0.15∶1和La3+的摩尔比为0.05%时得到的纳米纤维催化剂。当重金属Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L,纳米纤维催化剂(CLCT)投加量为1.0 g/L,p H值为4时,10mg/L的Cr(Ⅵ),在可见光源照射下100 min后的催化效率达99.86%。     

纳米光催化剂TiO_2的结构表征及光催化杀菌性能

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为前驱物制备了纳米半导体光催化剂TiO_2。通过比表面分析(BET)、X射线衍射(XRD)和X光电子能谱(XPS)对光催化剂进行了结构表征,并采用平板菌落计数法考察了纳米TiO_2对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的光催化杀菌性能。结果表明:所制备的TiO_2光催化剂纯度较高,比表面积为76.5 m~2/g,粒径为16.9 nm,具有TiOx、-OH、COO-特征峰及以锐钛矿相为主的锐钛矿与金红石混晶结构,有利于光催化性能的提高。在主波长为254 nm紫外光照射下,对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的杀菌效果较好,作用30 min后去除率可以分别达到97.8%及99.4%,说明纳米光催化剂TiO_2是具有较好杀菌性能的环保功能材料。     

HBP-NH_2调控掺金纳米二氧化钛的制备及其光催化性能研究

利用端氨基超支化聚合物(HBP-NH_2)在调控制备纳米二氧化钛时,同步实现了纳米金的掺杂,制备了具有高效光催化活性的掺金纳米二氧化钛(Au-TiO_2)。比较研究了凝胶-水热法制备的纯纳米TiO_2和经HBP-NH_2调控制备的纳米Au-TiO_2在结构和性能上的差别。结果表明:掺金前后的纳米TiO_2粒径均在10~20nm,HBP-NH_2在调控掺杂纳米金的同时,能够明显改善纳米TiO_2颗粒的分散性能。随着Au/Ti元素摩尔比增加,掺金含量以及纳米TiO_2的光催化性能均逐渐增加且趋向于平衡。掺金纳米TiO_2对刚果红和亚甲基蓝的降解率分别能达到99%和98%。     

超声与光催化作用对大豆蛋白/TiO_2复合膜抗菌特性的影响

采用光催化/超声预处理,结合涂膜法制备大豆蛋白/TiO_2纳米复合膜,分析光催化和超声预处理以及膜中TiO_2含量对复合膜性质的影响。当TiO_2含量低于2%时,扫描电子显微镜观察发现TiO_2纳米颗粒均匀地分散在大豆蛋白基质中,从而有效地改善复合膜的机械性能,降低膜的溶胀变形程度,提高膜的热稳定性,增强复合膜的抗菌活性。荧光光谱分析、红外光谱和X-射线衍射分析证实了大豆蛋白和纳米颗粒间以氢键为主要作用力,且光催化可进一步增强TiO_2颗粒与大豆蛋白链间交联作用,因而光催化复合膜的机械性能、热稳定性和抗菌活性均高于超声复合膜。但当TiO_2含量过高(2%)会加剧TiO_2间的自聚,导致复合膜机械性能下降、溶胀变形程度增大及荧光淬灭。因此光催化大豆蛋白/TiO_2纳米复合膜有望成为新型绿色抗菌包装材料。     

稀土Eu~(3+)掺杂TiO_2光催化降解罗丹明B的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO_2和Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂,并用Raman、FT-IR、PL、XRD和SEM等技术对样品的形态和结构进行了表征,优化了Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂制备条件,并以罗丹明B(RB)的印染废水作为探针反应,分别在紫外光和可见光照下评价了其光催化性能。与TiO_2纳米催化剂进行对比,Eu~(3+)-TiO_2纳米催化剂对罗丹明B溶液(5 mg/L)表现出更高的光催化降解性能,在紫外光和可见光下的脱色率分别达到90%和83%。