Nd2O3／TiO2光催化剂的光生羟基自由基和光活性

以硝酸钕和钛酸四正丁酯作为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了Nd2O3/TiO2纳米光催化剂,并通过XRD和BET等手段进行了表征.以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术研究了光催化剂表面羟基自由基的生成;并以甲基橙为光催化降解反应模型化合物,考察了光催化剂的活性.测定了甲基橙在TiO2和Nd2O3/TiO2(1.0%)光催化剂上的吸附常数.结果表明:Nd2O3掺杂使TiO2的粒径减小,比表面积增大;羟基自由基的生成速率越大,催化剂的催化活性越高.Nd2O3掺杂有利于反应底物在催化剂表面的吸附,Nd2O3的最佳掺入量为Nd/Ti(摩尔比)=1.0%.     

Zr4+掺杂TiO2光催化剂的制备与表征

以ZrCl4及TiOSO4为前驱物,用尿素热分解共沉淀法制备了Zr4+掺杂TiO2光催化剂Zr/TiO2,并用XRD, TEM, BET, FT-IR等表征了其物相及光催化性能. 结果表明,Zr4+掺杂使TiO2纳米晶粒细化(粒径14~17 nm),比表面积增大,同时有效抑制了TiO2从锐钛矿到金红石的晶型转变;Zr4+掺杂使TiO2表面的羟基数量增加,改善了对苯酚的吸附性能;Zr4+掺杂提高了TiO2的光催化活性,以4%Zr/TiO2作光催化剂,反应100 min后对苯酚的降解率达100%,TOC去除率超过80%.     

低量La~(3+)掺杂S-TiO_2光催化剂的制备、表征及其光催化活性

采用溶胶-凝胶-浸渍法制备了La3+/S-TiO2纳米光催化剂,通过XRD、BET、XPS、UV-Vis等手段进行了表征.以甲基橙溶液为光催化降解反应的模型化合物,考察了光催化剂的活性,探讨了低量La3+掺杂对TiO2纳米粒子光催化活性的影响机制.实验结果表明:S改性TiO2后明显提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,而La3+掺杂S-TiO2后,进一步提高了TiO2纳米粒子的光催化活性,La3+的最佳掺杂量(相对于TiO2的质量分数)为0.369%;La3+/S-TiO2(ω(La3+)=0.369%)为纳米光催化剂时,甲基橙的脱色率达到92.4%(光照120min);XRD和BET分析表明,低量La3+掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变,阻碍了TiO2晶粒的生长,提高了TiO2的比表面积;XPS分析表明,S、La3+掺杂可以导致粉体的表面羟基含量增加,掺杂S以S6+形式置换TiO2晶格中的Ti4+;UV-Vis分析表明,光催化剂La3+/S-TiO2比纯TiO2具有较强的紫外光吸收性能.与纯TiO2相比,La3+掺杂TiO2纳米粒子光催化氧化活性的提高应归因于La3+掺杂增加了表面羟基含量,增大了比表...     

钒-氮共掺杂TiO2光催化降解苯酚试验研究

采用溶胶-凝胶法制备了钒-氮共掺杂TiO2光催化剂,对苯酚溶液进行了光催化降解试验研究,考察了在模拟太阳光条件下,pH、曝气量、苯酚溶液初始和催化剂投加量对钒-氮共掺杂TiO2光催化剂降解苯酚溶液的影响。结果表明,在试验条件下,以800 W氙灯为光源,反应溶液pH=6,曝气体积流量75 mL/min,苯酚溶液初始质量浓度小于80mg/L,催化剂投加量1.5 g/L时,苯酚溶液降解率最高;钒-氮共掺杂TiO2光催化剂重复使用7次后,对苯酚的光催化活性没有明显下降,具有良好的重复使用性。可为钒-氮共掺杂TiO2的应用推广提供依据。     

不同结构偶氮染料在TiO2纳米颗粒表面的吸附和光催化降解

为研究不同结构的水溶性偶氮染料在TiO2光催化剂表面的吸附和光催化降解行为,选择4种在印染工业中常用的水溶性偶氮染料：活性红MS、活性蓝B、酸性媒介黑PV和酸性橙156作为研究对象,分别考察在不同pH值和氯化钠存在条件下,TiO2光催化剂对它们的吸附行为和吸附模式,并通过数学模拟方法计算了其在TiO2光催化剂表面的吸附参数,还研究了它们在TiO2光催化剂表面的光催化降解反应. 实验结果表明,4种水溶性偶氮染料在TiO2表面的吸附量随着pH值的升高逐渐降低,而且当pH值处于4~8之间时吸附量下降最为显著. 在相同的吸附条件下,2种酸性染料在TiO2表面的吸附量高于2种活性染料,并且在氯化钠存在下它们的吸附量都得到不同程度的提高. 水溶性偶氮染料的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,活性染料比酸性染料具有更高的吸附平衡常数和覆盖率. 在TiO2对偶氮染料的光催化降解反应中,脱色率和反应速率常数随pH值的升高而降低,并且活性染料比酸性染料更易于发生光催化降解反应.     

负载羟基氧化铁改性滤料对苯酚吸附研究

负载铁氧化物石英砂对苯酚的吸附具有一定的效能.负载羟基氧化铁对苯酚的吸附吸附苯酚等温线用Langmuir方程比用Freundlich方程拟合得更好,相关系数R2为0.992.吸附总量随着苯酚含量的增加而增大,但是吸附率下降.同时研究了pH和腐殖酸、CO32-、Ca2+含量对苯酚吸附量的影响,结果表明,低pH有利于苯酚的吸附,苯酚吸附率随着腐殖酸、CO32-含量的增大而减小.Ca2+使苯酚吸附量产生不规则的影响,可能与羟基氧化铁表面的复杂配合反应有关.     

掺杂铈、铁离子纳米TiO_2光催化降解苯酚废水的试验研究

Ce4+-Fe3+共掺杂溶胶-凝胶法制备改性TiO2光催化剂降解苯酚废水。试验研究了光催化剂投加量、反应时间、溶液pH值、煅烧温度以及Ce4+的掺杂量度等因素对光催化降解效果的影响。结果表明,当苯酚废水初始质量浓度为500 mg/L,调节pH值为3.0,Ce4+-Fe3+-TiO2光催化剂的投加量为10 g/L,紫外灯照射反应240 min后,苯酚去除率达到90%以上。TiO2光催化剂处理苯酚废水效果显著,操作简单,无二次污染,具有较好的可行性。寻求更好的TiO2改性技术必将成为研究的热点。     

羟基磷灰石包覆TiO2的制备及其光催化性能

利用羟基磷灰石对有机质良好的吸附性，在TiO2光催化剂表面包覆少量羟基磷灰石，可改善TiO2对有机物的吸附性能。采用3种不同组成的钙磷包覆溶液，在TiO2表面包覆羟基磷灰石。用扫描电镜和X射线衍射分析羟基磷灰石包覆TiO2粉体的结构和组成；研究钙磷包覆溶液组成、TiO2包覆时间、羟基磷灰石包覆量等对TiO2光催化性能的影响。结果表明：在pH值为7．3、40℃恒温反应6h，羟基磷灰石可沉积在TiO2表面。表面包覆0．2％～0．5％(按质量计)羟基磷灰石的TiO2颗粒，光催化性能有明显提高。     

F离子掺杂TiO2的性能研究

以NH4F为掺杂剂，采用溶胶-凝胶法制备F离子掺杂型TiO2光催化剂，对其进行XRD、XPS和PL表征，结果表明，F离子掺杂ToO2由于Ti—F配位体的形成而能抑制金红石相的生成，同时F离子掺杂能增加TiO2表面缺陷浓度并降低Ti2P键的结合能，另外，由于F离子能取代Ti—OH配位体而降低了表面羟基氧浓度．光催化研究结果表明，F离子掺杂提高了TiO2光催化活性近1．5倍．     

纳米TiO2对水中对羟基苯甲酸的吸附及光催化降解

以优质纯H粉末TiO2为光催化剂,研究了水体中对羟基苯甲酸在纳米TiO2颗粒上的吸附行为,并研究了对羟基苯甲酸的二氧化钛光催化降解效果。结果表明:TiO2对对羟基苯甲酸的吸附作用明显依赖于水溶液的pH,对羟基苯甲酸的光催化降解效果与其在催化剂表面的吸附行为密切相关,提高吸附速率,对羟基苯甲酸的去除率也随之提高。     

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。     

Zn~(2+)改性TiO_2对苯酚废水的光催化降解研究

采用溶胶-凝胶-浸渍法对二氧化钛进行Zn2+改性,并以苯酚废水为降解模型反应物,研究了Zn2+改性TiO2的光催化活性。结果表明,Zn2+改性能够提高二氧化钛的光催化活性,当Zn2+掺杂量为2.0%(质量百分比),煅烧温度为600℃,催化活性最好,当催化剂的投加量为3.0 g/L,通气量为600 mL/m in,pH值为3.3时,对苯酚废水溶液紫外灯光催化30 m in的降解率可达到98.2%。     

掺钒二氧化钛的可见光催化性能研究

制备高活性可见光响应型掺钒TiO2光催化剂,以荧光灯为光源,光催化降解亚甲基蓝为模型反应,对可见光下TiO2的催化活性进行评价。研究了掺钒TiO2制备方法、掺钒量及氧化剂对光催化氧化的影响。结果表明,溶胶-凝胶法制备的TiO2催化活性较高,且工序简单,钒离子掺杂均匀;掺钒能使TiO2具有可见光响应,最佳掺钒量为1%;外加氧化剂H2O2能提高掺钒TiO2催化活性。     

La/Br共掺杂纳米TiO_2的制备及降解苯酚的研究

采用醇盐水解法制备了La/Br共掺杂的TiO_2纳米粒子,探讨了焙烧温度对TiO_2光催化活性的影响和苯酚光催化过程中催化剂质量浓度、初始苯酚质量浓度的影响。实验结果表明:焙烧温度为500℃时,催化剂的活性最佳。当pH为7.5时,催化剂质量浓度为0.6g/L时,苯酚去除率为72.42%;催化剂质量浓度大于1g/L时,在反应初始阶段吸附作用为主要控制步骤,但是随着反应的进行,传质和光源的利用率成为主要控制步骤。随着苯酚浓度的增加苯酚的光催化氧化过程符合一级动力学模型。     

Ce掺杂TiO_2纳米粒子的制备及其光催化活性研究

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了纯的和掺杂铈的TiO2纳米粒子,并利用XRD和UV-VIS对其进行表征,且在紫外光下,以甲基橙的光催化降解为模型反应,考察了TiO2纳米粒子的光催化活性和不同Ce掺杂量对光催化活性的影响。结果表明,Ce的掺杂抑制了锐钛矿晶粒的生长,并使TiO2纳米粒子的光谱响应范围拓展到可见光区,掺杂Ce的摩尔分数为0.05%时,TiO2纳米粒子具有最佳的光催化活性。     

Fe3+和Ce3+掺杂对TiO2光催化剂性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃纤维上涂层TiO₂光催化剂,并掺杂Fe³⁺和Ce³⁺修饰TiO₂光催化剂,进行了间歇式光催化降解气相苯实验,结果表明掺杂Fe³⁺和Ce³⁺均可以提高TiO₂光催化剂的活性,其中0.2% Fe³⁺/TiO₂光催化剂活性最好.借助XRD、SEM和XPS等表征手段来分析修饰前后的催化剂表面的物理化学性质变化,研究表面性质的变化对于光催化性能的影响.表征结果显示载体玻璃纤维表面均匀分布了粒径为40～60 nm的锐钛型TiO₂微粒,0.2%Fe³⁺和Ce³⁺掺杂后催化剂表面Ti³⁺浓度增大,表面羟基浓度减小.催化剂表面的Ti³⁺会与被吸附氧气反应形成Ti⁴⁺并同时产生活性组分O^-₂,氧化剂O^-₂在光催化降解苯反应过程中起着重要作用.     

SO_4~(2-)/TiO_2/NCF敏化材料对甲基橙的光催化脱色研究

采用Sol-gel法合成的TiO2粉体制备了复合催化剂SO24-/TiO2/NCF。利用太阳光和250W自镇流荧光高压汞灯作为光源,采用悬浆体系,通过对照实验,研究了复合催化剂SO42-/TiO2/NCF与纯TiO2、SO42-/TiO2和TiO2/NCF对甲基橙水溶液的光催化脱色效果,初步考察了复合催化剂投加量、光源对脱色效果的影响。在实验条件下,太阳光激发的2g/L的复合催化剂的脱色速率最高,达0.1112min,其次为250W自镇流荧光高压汞灯激发的4g/L的复合催化剂的脱色速率,达0.04547min-1。     

过渡金属掺杂二氧化钛光催化性能的研究

采用浸渍法制备了过渡金属掺杂的光催化剂MOx/TiO2(M=Cr、Mn、Fe、CO、Ni、Cu)．以乙酸的光催化氧化降解反应为探针，研究了催化剂的光催化性能．研究结果表明，经过渡金属掺杂改性的二氧化钛，光催化性能都有所提高．掺杂量有一个最佳值，在最佳掺杂量时，催化剂光催化性能的提高程度与对应金属氧化物的生成焓有很好的一致性，还发现光催化性能与过渡金属离子稳定氧化态的电子亲和势与离子半径的比值间呈现火山型关系曲线．     

镱掺杂TiO_2光催化剂的制备工艺研究

采用溶胶凝胶法制备了镱掺杂TiO2纳米光催化剂,并通过XRD、IR和BET对样品进行表征。在紫外光照射下,以罗丹明B为光催化目标降解物,考察了催化剂的光催化性能。结果表明:Yb/TiO2比纯TiO2具有更好的光催化活性。制备Yb/TiO2光催化剂的最佳条件是:n(Yb)/n(Ti)为1.0%,HAc为3mL,溶液pH值为1.4,PEG为0.5g,湿凝胶陈化时间为2d,干燥时间为12h,干凝胶煅烧温度为600℃,煅烧时间为3h,此条件下制备出的Yb/TiO2能使罗丹明B的降解率达到88.9%。结构表征说明掺镱二氧化钛粉体降低了TiO2的颗粒粒径,增加了比表面积,提高了光催化活性。