溶胶-凝胶法制备TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸丁酯为前驱物,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2粉体,并采用紫外分光光度计、XRD等表征手段对TiO2的粒度、晶型结构进行了表征,分析了煅烧温度、TiO2晶型比例、溶液初始pH值等因素对TiO2结构性能及光催化活性的影响.结果表明:TiO2的锐钛矿晶型与金红石晶型的转相温度为700 ℃左右;采用溶胶-凝胶法制备TiO2时,控制溶液的pH值为4,煅烧温度为600 ℃,所得产物晶型全部为锐钛矿;当无水乙醇与钛酸丁酯的体积比为10:1时,产物的粒径为617 nm;且当配制溶液pH值为4,煅烧温度为600℃条件下,煅烧时间为40~60 min时,所制备TiO2的光催化效果较好,降解率较高;当光催化体系的pH值为9、以质量浓度为10 mg/L的亚甲基兰溶液浸泡2 h,TiO2的用量为0.25 g/L时,产物的降解率高达95.3%.     

不同晶型纳米TiO2的水热合成及光催化性能

采用水热法制备了TiO2 纳米粉 ,并通过XRD、TEM、激光粒度分析对产物进行表征。结果发现 ,采用不同的钛源 ,不同的加料方式 ,可得到不同晶型的TiO2 纳米粒子。通过系列样品对甲基橙溶液的光催化性能的研究 ,发现混晶相纳米TiO2 的光催化性能最好 ,其次是锐钛矿相 ,金红石相的光催化性能最差。     

S掺杂纳米TiO2对电子结构及光催化活性影响的研究

以钛酸丁酯为前驱体,硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法制备了硫掺杂纳米TiO2粉体,并进行了XRD、BET、TG、UV-vis表征和分析,结果表明:硫脲掺杂出现了锐钛矿型TiO2,随着硫脲添加量的增加,锐钛矿相微晶强度降低,晶粒尺寸、晶胞体积增大,比表面积降低。光催化降解双酚A结果表明,当硫脲与钛酸丁酯物质的量比n(S)/n(Ti)为2时,经500℃热处理的催化剂的光催化活性最佳,当n(S)/n(Ti)为0.1时,样品光催化活性最好。     

低温制备混晶TiO2纳米粒子及其光催化性能研究

通过低温液相合成混合晶型纳米TiO2颗粒,研究纳米TiO2颗粒的光催化活性与颗粒晶相组成之间关系.用XRD对其进行表征,并在紫外光下,以甲基橙光催化降解为模型反应,研究了不同晶相样品的光催化活性.结果表明:混合晶相中锐钛矿质量分数占69.8%、金红石质量分数占30.2%,TiO2光催化效用最好可达95.7%.     

不同介质中水热合成纳米TiO2粉体及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,采用水热法分别以蒸馏水、有机小分子化合物(正丁醇、丙二酸和乙二胺水溶液)和无机酸(HNO3、H2SO4和HCl)为介质合成了TiO2纳米粉体.通过XRD和TEM对所得TiO2粉体进行了表征,研究不同介质对所得TiO2粉体的晶相组成、颗粒尺寸及形貌的影响.结果表明:以蒸馏水为介质时所得锐钛矿TiO2的颗粒尺寸分布不均匀;有机化合物抑制锐钛矿型TiO2各向异性生长趋势的能力为:正丁醇＞丙二酸＞乙二胺;相同实验条件下,HCl、H2SO4及HNO3体系中分别获得金红石、锐钛矿及锐钛矿和金红石混晶TiO2.光催化降解甲基橙的研究表明,锐钛矿和金红石混晶TiO2的光催化活性要高于纯锐钛矿结构;纯金红石型TiO2的光催化活性最差.     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

CeO2掺杂TiO2光催化剂的性能研究

采用液相合成法制备CeO2掺杂TiO2光催化粉体,利用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、FT-IR傅里叶变换红外光谱仪等对粉体的晶相组成、光谱吸收性能进行了表征,结果表明,掺杂后的TiO2经800℃热处理后仍呈锐钛矿型;CeO2/TiO2吸收光谱的阈值波长发生红移,但Ce掺杂浓度的增大对粉体的可见光吸收影响不大.光催化降解甲醛的结果表明,粉体在普通日光灯下对甲醛气体的降解率明显优于P25.     

水热法制备海绵钛负载TiO2膜

以H2O2为氧化剂、KOH为矿化剂,采用一步水热法在多孔海绵钛载体上制备了颗粒大小约为0.5μm的四方状锐钛矿TiO2膜,并研究了产物TiO2膜对目标降解物亚甲基蓝溶液的光催化性能,探讨了矿化剂浓度对产物TiO2膜晶型、形貌及光催化性能的影响.结果表明,KOH矿化剂有利于TiO2膜在海绵钛表面的生成与晶化,当KOH在0.12mol/L时,海绵钛负载TiO2膜有着最佳的光催化性能:光催化反应45min,亚甲基蓝溶液的降解率达95%.采用该法制备的TiO2光催化剂回收简单,反复利用后,其光催化性能无明显下降.     

热还原法制备氧化石墨烯/TiO_2复合材料及其光催化性能研究

采用Hummers法制得氧化石墨烯,以钛酸丁酯为钛源,采用原位溶胶-凝胶技术制备了氧化石墨烯/TiO2复合材料,进一步经过加热还原的方法,制备热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂,通过FT-IR、XRD、Raman、SEM、TEM和UV-Vis光谱等对产物进行了表征,并测试了该复合光催化剂在可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,制备的复合光催化剂主晶相为锐钛矿型TiO2,热还原氧化石墨烯表面富集的颗粒尺寸15nm左右,颗粒分布均匀。热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂在可见光下具有优异的光催化性能。     

不同水解抑制剂制备纳米TiO_2薄膜及其性能

本文以钛酸丁酯、三乙醇胺、冰醋酸、盐酸等为主要原料,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法和旋转涂膜工艺在玻璃衬底上制备均匀、透明的纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV/vis)和原子力显微镜(AFM)对纳米TiO2进行表征,结果显示:经500℃退火后,三乙醇胺、冰醋酸作水解抑制剂制备的TiO2粉体为锐钛矿晶相,而盐酸作水解抑制剂制备的TiO2粉体为锐钛矿、金红石和板钛矿的混合晶相;纳米TiO2薄膜存在光催化活性和吸收带边不同程度的蓝移,且用三乙醇胺制备的TiO2薄膜的蓝移最大,光催化活性最强。     

纳米TiO2薄膜的低温制备与光谱特性研究

以钛酸丁酯为原料,采用改进溶胶-凝胶法,通过浸渍-提拉工艺在低温条件下制备了锐钛矿纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射、紫外-可见光吸收光谱、傅里叶变换红外光谱对所制备的TiO2薄膜的晶型结构和光谱特性进行了分析,并利用紫外光照降解亚甲基蓝溶液来评价所制备薄膜的光催化活性。结果表明:经过陈化和水浴处理后,钛酸丁酯完全水解,所得TiO2薄膜为锐钛矿结构,对紫外光表现出较强的吸收特性。低温水浴处理有利于提高薄膜的光催化活性。     

TiO2微球的制备及其光催化性能研究

采用水解沉淀法制备了TiO2微球,并研究了钛酸丁酯与添加剂(PEG400)的摩尔比对生成的TiO2微球的形貌及粒径分布的影响。采用XRD、SEM和FT-IR对合成TiO2微球结构及形貌等进行表征,并以甲基橙溶液为目标降解物,对其光催化性能进行测定。结果表明,添加剂的浓度没有改变TiO2的晶型结构;当PEG400浓度在0.05～0.10mol/L范围时,TiO2呈双粒径分布,随着添加剂浓度增加,大粒径微球数量减少,小微球数量增加;当添加剂浓度增加到0.15～0.20mol/L时,小微球保存下来,大微球消失,其催化性能最强,对甲基橙溶液脱色率最高能达到98.29%,且稳定性好,能重复使用。     

掺铁TiO2纳米晶的制备及光催化性能研究

以钛酸丁酯溶液为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备了不同掺杂量的Fe^3 -TiO2干凝胶，在空气气氛中于400℃焙烧2h，得到锐钛矿相的纳米晶，用TG-DTA，XRD，DRS，FS等手段对其进行了表征，研究结果表明，掺杂铁离子使二氧化钛纳米晶的粒径变小，吸收带边发生红移，荧光峰明显增强，分别以汞灯和氙灯为光源，通过对染料罗丹明B的光催化降解研究，发现掺入0.01?^3 -TiO2与纯TiO2相比具有更好的催化活性，掺杂量增大后，光催化降解率反而下降。     

纳米二氧化钛光催化活性影响因素的研究

以苯酚为模拟污染物,考察了不同晶型、溶液初始pH值、反应物初始浓度、氧气的协同作用对TiO2悬浮体系光催化活性的影响;并将TiO2负载到活性炭纤维上,制备了固定体系的TiO2/ACF复合催化剂.结果表明,具有混晶结构的P25降解速率比纯锐钛矿TiO2快;溶液pH=6及苯酚初始浓度为150 mg/L时,降解速度最快;通入氧气,可以提高催化剂活性;光催化降解苯酚表明,TiO2/ACF复合催化剂具有较好的光催化活性.     

溶胶-凝胶法制备TiO_2及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO2,以甲基橙为模型污染物,考察了影响TiO2光催化活性的主要因素,并采用SEM和XRD等方法对样品进行了表征.结果表明:在450℃下煅烧2h后,可以制得具有较高光催化活性的TiO2粉末.当甲基橙溶液中TiO2的质量浓度为1.0g/L时,光催化效果最佳;TiO2粉末主要具有锐钛矿型晶体结构.     

O_2/Ar比例对直流脉冲磁控溅射制备TiO_2薄膜光催化性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在不同O2/Ar比例条件下制备具有不同结构、性能的TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线衍射仪及紫外-可见分光光度计等仪器,对薄膜的结构、透光性能、光催化性能等进行表征。研究结果表明:TiO2薄膜的结构、光催化性能等强烈依赖于沉积过程中的O2/Ar比例。在低O2/Ar比例条件下制备的TiO2薄膜,薄膜处于O控制生长阶段,相应薄膜处于高速生长状态,薄膜经退火处理后形成锐钛矿(101)相择优取向结构,同时薄膜对甲基橙溶液降解率较低。随着O2/Ar比例的增加,薄膜生长速率逐渐降低,薄膜逐渐呈现多相混合生长,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相与(004)相的混合相结构,相应薄膜对甲基橙溶液降解率增加,在O2/Ar比为6/14时,其对甲基橙溶液降解率达到最大值,为86.45%。继续增加O2/Ar比例,在高O2/Ar比例条件下,薄膜沉积速率较低,沉积离子有充足的驰豫时间释放自身能量以寻找低能位置,因此在薄膜沉积过程中主要形成能量最低的锐钛矿(101)相结构,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相择优取向结构,在O2/Ar比为20/0时,薄膜对甲基橙溶液降解率下降至52.15%。     

改性蛇纹石负载改性TiO2光催化剂的制备及活性研究

研究了用改性后的蛇纹石作为载体负载改性TiO2的制备方法,使用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对合成材料进行了表征,通过对模拟苯酚废水及含氰废水溶液的光催化降解实验,对合成材料进行了光催化性能测试。测试与分析表明:TiO2/改性蛇纹石合成材料晶型为锐钛矿型,并且具有较高的光催化活性和再生利用性能。     

添加磷酸根对纳米二氧化钛晶相的控制

以TiCl4为前驱体添加磷酸盐通过水热法制备了纳米TiO2。通过X射线衍射仪、差热分析仪、扫描电子显微镜、比表面仪(BET)和光化学反应器等手段对所制备的TiO2的颗粒晶型、失重、形貌、比表面和降解罗丹明B的能力进行了表征。结果表明,随着磷酸根的添加,TiCl4水解生成的TiO2的晶型由纯金红石型向锐钛矿型转换,且所合成的锐钛矿和金红石的混晶样品的光催化活性明显高于单独晶相的光催化活性。     

曙红,叶绿素铜三钠共敏化TiO_2纳米颗粒的光催化性能

采用曙红与叶绿素铜三钠对TiO2纳米颗粒进行了光敏化,研究了TiO2纳米颗粒在节能灯光源下的光催化活性。通过XRD、TEM和UV-Vis等手段对TiO2纳米颗粒的物相、粒径、形貌及光学性能进行了表征分析。结果表明:光敏化可以保持TiO2原来的锐钛矿相,对其形貌亦影响甚少;光敏化后的TiO2纳米颗粒在可见光区吸光程度有较大提高,两种光敏剂以协同作用使光谱响应波长向可见光方向移动,拓展了TiO2光谱响应范围。光催化降解实验表明:光敏剂共敏化TiO2纳米颗粒有很好的光催化性能,且敏化温度30℃,敏化时间8h,曙红质量浓度30mg/L及叶绿素铜三钠质量浓度20mg/L时,光敏化的TiO2纳米颗粒光催化效果最好,节能灯光源下对甲基橙的降解率为61.33%。     

TiO2纳米晶的制备及外场对其形貌的影响

为了在水相体系制备尺寸均一、形貌可控的锐钛矿型纳米TiO2颗粒,研究了钛源、溶液pH值、反应温度对TiO2晶体结构的影响。通过对样品进行XRD、TEM表征,发现形成锐钛矿型TiO2的最佳实验条件为:硫酸钛作为钛源、硝酸浓度为0.14mol/L、反应温度60℃。硝酸浓度低、反应温度高有利于锐钛矿型TiO2的形成,反之则利于金红石的形成。通过在锐钛矿形成过程中施加外场作用,即紫外光和超声波,探究外场对其形貌的影响。结果表明:无外场作用时,生成的锐钛矿为纺锤状,尺寸为20~30nm;施加紫外光4h之后,形状为近球状,尺寸约为10nm;施加超声波之后,形状仍为纺锤状,且尺寸无变化。造成TiO2形貌变化的主要原因是,在成核-长大过程中,紫外光可以抑制[001]晶向的生长速度,且时间越长,这种抑制作用越明显,当作用时间为4h时,[001]晶向的生长得到明显的抑制,使得纳米晶由纺锤状变为近似球形。因此,在TiO2的合成过程中可以通过施加外场作用对其形貌进行调控。