膨润土基二氧化钛复合光催化剂的制备及应用研究进展

在介绍TiO2/膨润土复合光催化剂制备原理的基础上,综述了TiO2/膨润土复合光催化剂的制备及应用研究进展,重点从基础原料膨润土改性、功能组分TiO2金属掺杂、制备新技术应用等方面对膨润土基TiO2复合光催化剂的制备及应用给予了详细论述,并提出了其制备及应用进一步的研究方向。     

溶剂热法制备高可见光活性TiO2-BiOI光催化剂及其光催化性能研究

通过溶剂热法将TiO2均匀负载到了BiOI花状微球上，制备了TiO2-BiOI复合光催化剂。XRD，FT-IR，XPS，SEM，TEM和UV-Vis-NIR对样品进行了表征。以甲基橙为目标降解物，研究了TiO2-BiOI复合光催化剂在可见光下的光催化性能。研究结果表明，纳米TiO2的复合为增加复合光催化剂的比表面积作出了贡献，TiO2与BiOI之间形成的异质结构可以促进光生电子和空穴分离，从而达到提高复合光催化剂光催化性能的目的。Ti:Bi摩尔比为0.4的TiO2-BiOI复合光催化剂表现出最佳的光催化降解效率，可见光（λ>420 nm）照射60 min对甲基橙的降解率达到了95%，光催化效率要远好于纳米TiO2和纯的BiOI光催化剂。     

TiO_2/氧化石墨烯复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,在此基础上以该GO为载体,通过浸渍-沉淀法在其表面合成TiO2纳米粒子,再通过450℃的焙烧形成TiO2/GO二元复合光催化剂,研究复合光催化剂在紫外光下降解甲基橙的动力学及活性变化规律。使用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱等分析了复合光催化剂的形貌、TiO2粒子的结晶状态以及催化剂的光吸收。结合光催化降解甲基橙实验,探索了复合光催化剂中TiO2含量对其光催化活性的影响。研究结果表明,在TiO2质量分数低于20%时,复合光催化剂中TiO2均匀分散于GO表面;质量分数超过20%复合催化剂中将会有少量TiO2团聚体出现。由于氧化石墨烯的协同效应,紫外光下TiO2/GO复合催化剂的光催化活性要远高于TiO2光催化剂。     

壳聚糖改性纳米TiO2的制备及可见光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了壳聚糖(CS)改性纳米TiO2复合粒子。以甲基橙为目标污染物,通过碘钨灯照射进行可见光催化反应研究。考察了合成条件对TiO2/CS纳米复合粒子光催化性能的影响,得出了制备可见光高催化活性TiO2/CS纳米复合粒子的最佳条件:壳聚糖含量1wt%,焙烧温度280℃,焙烧时间2h,pH值为5,凝胶温度25℃。最佳条件下制备的TiO2/CS纳米复合粒子在太阳光下能快速催化降解甲基橙溶液,60min后甲基橙降解率达到99%,表明TiO2/CS纳米复合粒子是一种利用太阳光处理废水的新材料。     

TiO2·SiO2/beads 的制备与性质

研究以空心玻璃微球为载体,用Sol-gel 法制备附载型复合光催化剂的过程,并对TiO2·SiO2/beads 光催化活性进行评价.结果表明:复合型光催化剂TiO2·SiO2摩尔比存在最佳值,当n(TiO2)/m(SiO2)=30/70时,光活性是在同样降解条件下,同样含量Degussa P-25 TiO2的2倍左右.同时研究制备方法、制备条件、TiO2·SiO2摩尔比、TiO2·SiO2/beads吸附性、活化条件、比表面等因素对附载型复合光催化剂活性的影响.     

壳聚糖/纳米TiO_2复合膜的抗菌性能研究

壳聚糖具有成膜性、抗菌性及无毒无害等多种优良性能,纳米TiO2具有无毒、抗菌等多种优良功能,是目前研究较为广泛的无机纳米材料,在壳聚糖溶液中加入一定量的TiO2,制得壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜溶液,通过抑菌圈直径法测定壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜溶液的抗菌性能,结果表明:壳聚糖/纳米TiO2抑菌率比壳聚糖单膜高出了17.6%,同时复合膜的抗植物病原菌的能力也得到了很大的提高。壳聚糖/纳米TiO2复合膜优良的抗菌性能可以应用于食品保鲜及新的农药剂型等的开发研究上。     

不同酸掺杂的聚苯胺复合二氧化钛光催化剂的研究

通过水蒸汽-水解法制备了纳米级TiO2粉体,并通过原位聚合法制备了不同酸掺杂的聚苯胺(PANI)/TiO2复合材料。利用单因素实验验证了盐酸、硫酸、对甲苯磺酸和对氨基苯磺酸四种掺杂酸对TiO2光催化活性的影响。以KBF染料模拟废水为研究对象,考察了PANI/TiO2复合材料在紫外光及可见光照射下降解水中有机物的效果。结果表明,其他单因素相同时,盐酸掺杂的聚苯胺复合二氧化钛粉体效果较好。聚合反应中苯胺与过硫酸铵的摩尔比为1∶2,反应温度为5℃,反应时间4h。不同酸掺杂的聚苯胺对纳米TiO2光催化剂的改性,显著改善了纳米TiO2光催化剂在可见光条件下的光催化性能,可有效降解KBF染料。     

Tb掺杂介孔TiO_2/聚噻吩复合材料的制备及其可见光光催化性能研究

采用原位聚合法制备了一系列不同质量比m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)的复合光催化剂(其中Th为噻吩),采用XRD、FTIR、荧光光谱(PL)、场发射透射电镜(FETEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合光催化剂进行了表征。结果表明,复合粒子上的聚噻吩骨架中S原子与TiO2粒子间存在相互作用。以罗丹明B为模型降解物,研究了不同比例复合光催化剂在可见光下的光催化性能,其中m(Th)/m(Tb掺杂介孔TiO2)=1/10复合光催化剂光催化性能最好。在可见光照射下4 h,脱色率达到82.4%。这是由于Tb掺杂介孔TiO2与PTh(聚噻吩)之间的协同作用,拓宽了TiO2纳米粒子的光响应范围,提高了光生电子和空穴的分离效率,从而有效提高了其光催化性能。     

TiO2·SiO2／beads降解有机磷农药的研究

研究以四氯化钛 ,硅酸乙酯为原料 ,以空心玻璃微球为载体 ,用浸涂法制备TiO2 ·SiO2 /beads负载型复合光催化剂的过程。对利用负载型复合光催化剂降解有机磷农药进行了活性评价。结果表明 :TiO2 ·SiO2 /beads光活性显著提高 ,最佳光催化剂活性是同样降解条件下、同样含量的DegussaP - 2 5TiO2 光活性的 1.35倍左右。另外 ,对TiO2 ·SiO2 /beads的吸附性和比表面进行测试 ,同时从微观角度对负载型复合光催化剂的表面状态和光催化剂颗粒尺寸进行分析。     

TiO2/AC光催化剂的制备及苯酚光催化降解性能研究

以典型煤基活性炭为载体、椰壳活性炭为对比,采用溶胶-凝胶法制备了活性炭负载的TiO2光催化剂(TiO2/AC),应用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见漫反射光谱和低温N2吸附等对复合光催化剂的晶相组成、表面形貌、孔结构等进行了表征,选取苯酚为模型化合物考察了复合光催化剂的光催化降解能力,并研究了活性炭种类及颗粒形貌对复合光催化剂活性的影响。结果表明,m(TiO2):m(AC)相同的条件下,TiO2在煤基活性炭上的负载率小于椰壳活性炭;其中,比表面积适中,大、中孔比例高的褐煤基活性炭更适合于作为光催化剂TiO2的载体;煤基复合光催化剂对于苯酚光催化降解效果优于椰壳基复合催化剂,对苯酚的降解效率优于等量的P25,达80%以上。     

微乳液法制备纳米SiO2/TiO2及其光催化性能

以无机物聚合硅酸为硅源、硫酸钛为钛源,采用微乳液法制备了SiO2/TiO2复合光催化剂,考察了制备条件对SiO2/TiO2光催化活性的影响,并利用SEM、FTIR、XRD和BET等技术手段对光催化剂进行了表征。结果证明,SiO2和TiO2颗粒之间存在着强的相互作用,形成了Ti-O-Si键,从而抑制了TiO2粒径的增大,延缓了TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变。对甲基橙等染料的光催化降解实验结果表明,SiO2/TiO2的光催化活性并非随着TiO2的含量增加而提高,当硅与钛物质的量比为1∶1并在160℃的温度下水热合成2.5 h时,SiO2/TiO2光催化剂在紫外光照15 min后对甲基橙的脱色率为85.5%,与同等条件下制备的TiO2相比具有更好的光催化活性和更大的比表面积。     

可见光催化剂N/TiO_2的制备及其光催化活性

对TiO2光催化剂进行改性,提高它的可见光活性。以钛酸四丁酯为前驱物,采用水解沉淀法制备了N/TiO2光催化剂,并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、紫外-可见漫反射(UV-Vis)等方法对样品进行了表征,以活性红紫为模型污染物,考察了N掺杂量、焙烧温度等制备条件对N/TiO2粉体光催化活性的影响。结果表明:当氨水投加量为20 mL时,在500℃下焙烧1 h制得的催化剂具有最高的光催化活性;同样条件下,其催化活性约为市售普通的Degussa P25 TiO2的1.5倍,N/TiO2光催化剂在可见光范围内对活性红紫的降解具有很好的应用前景。     

N-B共掺杂改性二氧化钛双极膜制备及光电催化降解苯酚的应用研究

以钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为抑制剂,加入一定量的硼酸和氨水,制得N-B共掺杂的二氧化钛光催化剂。壳聚糖(CS)经N-B/TiO_2改性后作为阴膜层材料,以天然高分子海藻酸钠(SA)作为阳膜层材料。将柔性链聚乙烯醇(PVA)分别与CS和SA共混,用来增强双极膜界面层的兼容性和柔韧性。分别用氯化铁和戊二醛对阴、阳膜层进行交联改性,制备SA-N-B/TiO_2-CS双极膜,并将该双极膜作为电解槽的隔膜通过光电催化模拟降解苯酚废水,测定苯酚废水降解率。     

N掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,尿素为氮源,室温下采用溶胶-凝胶法制备了氮掺杂的纳米TiO2粉末。采用XRD、TEM、UV-Vis DRS对样品进行了表征。结果表明：N掺杂使纳米TiO2的光谱响应范围拓展到可见光区。较佳制备条件是：n(钛酸四丁酯)∶n(尿素)为1∶3,400 ℃下煅烧3.5 h,所得样品为锐钛矿晶型,平均粒径为13 nm。光降解甲基橙实验中,溶液pH值为4.0时,降解率最大,反应3 h降解率可达70.5%。     

水热法制备TiO2光催化剂及降解罗丹明B的活性

本文以Ti(SO4)2为原料，用水热沉淀法制备纳米TiO2光催化剂，用XRD、TEM、BET、DRS对水热法和Sol-gel法制备的TiO2粒子进行表征，以光催化降解水溶液中罗丹明B为模型反应，对水热法制备的TiO2光催化剂活性进行评价，结果表明，水热法制备的TiO2粒子粒径小(d101=7．5nm)，比表面积大(SBET=102．8m^2／g)吸光能力强，光催化活性高。     

不同体系光催化制备纳米Ag/TiO_2光催化剂活性比较

以控制中和水解法制备的锐钛矿型纳米TiO2为原料.在不同体系中,通过控制反应初始n(Ag):n(Ti),用直接光催化反应的方法制备了蚋米Ag/TiO2复合先催化剂,并且对产品进行了表征和分析.结果表明,Ag的改性能显著提高光催化效率,乙醇有机溶剂体系和水体系中制得的Ag/TiO2复合光催化剂的光催化活性相差不大,最佳n(Ag),n(Ti)为0.1%.同时与UV光相比在室内自然先作用下得到的Ag/TiO2复合光催化剂表现出更好的活性,40 min甲基橙先催化降解率比蚋米TiO2高约44%.     

Nd~(3+)离子掺杂纳米TiO_2光催化性能的研究

本文采用溶胶-凝胶法制备Nd3+离子掺杂纳米TiO2光催化剂,利用XRD对制备的样品进行表征,以孔雀石绿为降解对象,探讨最佳工艺条件。实验结果表明:Nd3+掺杂改性的催化剂为锐钛矿型的TiO2,Nd3+掺杂量为0.2%,煅烧温度为400℃,煅烧时间为3 h,催化剂用量为100 mg/L,孔雀石绿浓度为6 mg/L时的催化活性最高。     

水溶性二羟丙基壳聚糖的制备及性能研究

以壳聚糖(Chitosan,CTS)为原料进行改性制备成水溶性更为优良的多羟基壳聚糖。首先利用α-氯甘油醇与NaOH反应生成醚化剂——缩水甘油(glycidol)。再用异丙醇溶液为反应体系,对壳聚糖进行碱化、醚化、中和以及提纯处理,得到了二羟丙基壳聚糖。最佳反应条件为:壳聚糖2 g,NaOH 30%～40%,缩水甘油15 mL,温度60℃,反应时间8 h。     

活性炭负载TiO2光降解水中敌敌畏的研究

研究了以活性炭为载体,钛酸丁酯为原料,用溶胶-凝胶法制备的复合型光催化剂———TiO2/AC来光降解水中敌敌畏。实验结果表明:在水样体积为300mL时,光照60min,TiO2负载量(质量分数)为0.4%,初始反应液pH=2.0,光催化剂用量为0.85g时,其光降解率可达92.2%,是同条件下,单独采用TiO2粉末作催化剂光降解率的3倍;TiO2/AC复合型光催化剂样品经10次使用后,对敌敌畏的降解率仍然保持在86%以上。     

硅胶改性壳聚糖膜的制备及其对Cu2+的吸附性能

重金属是水体中十分严重的生态环境污染之一,而壳聚糖具有较强的重金属吸附能力。采用硅胶粒子浸出法制备出大孔壳聚糖膜,并且研究了其对重金属Cu²⁺的吸附性能。发现3.0 g壳聚糖溶于10%（质量分数）的乙酸溶液中,加入3.0 g硅胶再经过戊二醛交联后制备出大孔壳聚糖膜的吸附能力较好。在40 mL、400 mg/L的CuSO₄溶液中,加入0.4 g制备好的壳聚糖膜,经过25 h后,壳聚糖膜呈蓝色,用紫脲酸铵指示反应为紫色,吸附率为93%。说明壳聚糖膜对Cu²⁺具有良好的吸附能力,吸附过后膜很容易从溶液中取出,克服了传统的吸附剂在溶液中固液分离困难的问题。