用水量对溶胶-凝胶法制备氮掺杂纳米二氧化钛的影响

采用两种用水量的溶胶-凝胶工艺制备了氮掺杂二氧化钛(N-TiO2)纳米颗粒粉末,对样品进行了X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱及紫外-可见漫反射谱分析,并以甲基橙的光催化降解实验研究了样品的可见光催化性能。结果表明:采用用水多的溶胶-凝胶工艺可获得可见光催化活性高的N-TiO2,且N-TiO2的颗粒粒径较小;由于溶胶中过量的N掺杂剂可在N-TiO2前驱体凝胶离心分离时被去除,可进行较低温度的煅烧,易于获得N掺杂浓度较高的N-TiO2。另外,采用用水多的工艺时,氮掺杂剂对TiO2颗粒的氮化及凝胶化过程也有很大的影响,有些含氮化合物作为掺杂剂可能会明显降低N-TiO2的可见光催化活性。     

掺N负载型宽禁带TiO_2光催化材料的制备

实验以CO(NH2)2(尿素)为氮源,活性炭为载体,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2、N-TiO2(TN)、TiO2负载型TiO2粉体(T/AC)和N掺杂活性炭负载型TiO2粉体。通过XRD、SEM、OM等测试方法进行分析,并通过甲基橙的分解实验检测粉体光催化效果。结果表明,N可能以填隙或替代方式掺杂到TiO2,TiO2中氮的引入能将TiO2光催化响应波长红移至可见光,掺杂负载后的样品的催化活性强于TN系列和T/AC系列。     

活性炭纤维负载镧氮共掺杂二氧化钛复合催化剂可见光下光催化性能研究

制备了活性炭纤维负载镧氮共掺杂二氧化钛复合光催化剂ACF,TLN·并在可见光下降解甲基橙以考察其催化活性。并在同等奈件下,对负载未掺杂二氧化钛的活性炭纤维样品ACFT1和未负载二氧化钛的空白活性炭纤维样品ACFT1进行了对比实验。结果表明,在可见光下ACFTLN降解能力ACACT1和ACF。其降解能力是吸附性能和光催化性能的协同作用,并拥有较好的可见光响应性。     

氮掺杂TiO_2水热法制备及其光催化活性的研究

以钛酸四丁酯、尿素、无水乙醇为原料,采用水热合成方法制备了掺氮和不掺氮的二氧化钛前驱体。以250W高压汞灯为光源,达旦黄水溶液为活性评价体系,设计正交表研究了N-TiO2光催化实验的最佳条件。研究了N-TiO2对不同拟污染物的降解能力,分析了可见光条件下N-TiO2和TiO2光催化活性。     

TiO2掺杂粉体的溶胶-凝胶和水热合成及其光降解甲醛

为了研究不同掺杂对二氧化钛光化学活性的影响,采用溶胶-凝胶,水热法,由TiOCl2成功制备了掺杂氮原子的二氧化钛样品,并制备了掺杂0.5%(摩尔分数)Fe3 ,Gu2 ,V5 ,Pd2 等金属离子的可见光响应型介孔材料.样品经由X射线衍射,透射电镜,Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积,Barrett-Joyner-Halenda孔径分布,紫外可见光谱,光电子能谱和荧光光谱等表征;以荧光灯为光源(入射光波长λ≥410 nm),光催化降解甲醛为模式,评价了样品的催化活性.结果表明:掺杂Fe3 ,Cu2 ,V5 ,Pd2 的二氧化钛和单一掺氮的二氧化钛样品的粒径均为10 nm左右,BET比表面积为130 m2/g左右,均为锐钛矿相二氧化钛;Fe/TiO2,Cu/TiO2,V/TiO2,Pd/TiO2和TiO2/N样品的带隙能依次为:2.99,2.93,2.36,2.92 eV和2.87 eV,其在可见光下的光催化降解速率常数分别为:0.006 3,0.008 6,0.004 9,0.003 l/min和0.003 3/min.Cu/TiO2较高的荧光强度和较大的比表面积,导致了其较高的可见光光解活性.     

以多孔陶粒为载体的纳米Ag/N-TiO_2光催化膜的制备与表征

以多孔陶粒为载体,采用改进的溶胶-凝胶工艺成功地制备了具有可见光催化活性的纳米Ag/N-TiO2膜.研究了Ag,N或Ag/N的掺杂对TiO2的晶相结构、粒度、成分和光催化活性的影响.采用X射线衍射、紫外-可见分光光谱分析、X射线能谱仪和扫描电子显微镜进行了表征.以含油的废水和新鲜球菌为污染物模型估算其光催化活性和抗菌杀菌性.结果表明:银和氮的复合掺杂对纳米TiO2膜的光催化活性显著改善.负载Ag/N-TiO2膜的多孔陶粒对水中的油和细菌的降解速率是纯TiO2陶粒的3倍多.这种陶粒可用于油水处理和养鱼池的抗菌杀菌及过滤处理.     

N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂的制备及其光催化性能

采用水热法制备N掺杂TiO2,将其与二氰二胺混合进行高温焙烧合成N-TiO2/g-C3N4复合光催化剂。采用XRD、UV-Vis、N2吸附-脱附和SEM等对催化剂进行微观结构表征,以200W氙灯模拟光源并过滤掉420nm以下的紫外光,对比研究TiO2、g-C3N4、N-TiO2和复合光催化剂对罗丹明B的可见光降解性能。结果表明,N掺杂后TiO2的禁带宽度降低,催化活性提高;而复合光催化剂可见光吸收边距相对N-TiO2进一步红移,禁带宽度为2.75eV,降解罗丹明B的一级动力学常数k可达0.12158min-1,是g-C3N4、N-TiO2的2倍;复合催化剂重复使用4次后,对罗丹明B的降解率仍达92%以上,表明催化剂具有较好的光催化活性和稳定性。     

N、Mn共掺杂TiO_2的制备、表征及光催化性能研究

应用溶胶凝胶法,以尿素、氯化锰和钛酸丁酯为原料制备了纯Ti O2、N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂的Ti O2纳米粉体。采用XRD、SEM、EDS、UV-VIS等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行了表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行了光催化实验。结果表明,样品主要为锐钛矿相二氧化钛及少量的金红石型二氧化钛;样品呈颗粒状,有一定程度的团聚;N掺杂、Mn掺杂及N、Mn共掺杂样品的吸收光谱分别红移至470、440、490 nm;光催化实验表明,在可见光照射下的光催化能力由强到弱依次为N、Mn共掺杂N掺杂Mn掺杂纯Ti O2。     

氮掺杂TiO2光催化降解气相有机物(苯/乙烯)及其作用机理

采用氨水浸渍法制备氮掺杂Ti O2,在掺氮前,对沉淀法制备的无定形Ti O2粉末进行不同温度的煅烧,考察样品的前处理温度对掺氮效果的影响。实验证明,氮掺杂对Ti O2的晶相组成、晶粒尺寸和比表面积影响很小,所制备的掺氮样品具有可见光吸收,其中又以120TN样品的可见光吸收最显著。可见光光催化反应实验结果表明,掺氮样品(120TN)对乙烯的转化率为14.6%,矿化率92.0%;对苯的转化率43.0%,矿化率32.3%。紫外光光催化实验结果表明该样品基本上维持了Ti O2的紫外光光催化活性。模拟太阳光催化实验表明,该样品比Ti O2的光催化活性有大幅提高。SPX测试表明,氮是掺杂在Ti O2的氧空位或该位置的间隙处。综合分析表明Ti O2掺杂氮的结构形式应为O-Ti-N结构。并探讨了氨水浸渍法中N氮掺杂Ti O2催化剂的形成过程。     

二氧化钛-碳纳米管复合材料的制备和光催化性能

利用水热法制备了分别掺杂负离子粉和二氧化硅的二氧化钛溶胶,并分别以活性炭、碳纳米管作为载体进行负载,制备得到二氧化钛-碳纳米管(TiO_2-CNTs)复合材料;通过XRD及SEM对样品进行了表征;并以甲基橙为目标降解物评价了复合材料的光催化性能。XRD结果表明虽然负载体二氧化钛的峰的一致的;SEM的结果表明CNTs负载的TiO_2复合催化剂其晶粒尺寸变小,其中掺杂改性的TiO_2催化剂粒径更小。光催化降解实验结果表明碳纳米管作为载体所制复合材料光催化性能优于活性炭负载的。掺杂改性的TiO_2催化剂对甲基橙的光催化降解性能优于纯TiO_2催化剂,而掺杂二氧化硅的二氧化钛光催化性能优于掺杂负离子粉的。     

N掺杂纳米TiO2的快速合成及其光催化活性研究

以一种简单的方法快速合成了N掺杂的纳米TiO2粉末,通过X-射线衍射、紫外-可见漫反射等方法对样品进行了分析和表征。以亚甲基蓝溶液为目标污染物,研究了复合催化剂的光催化活性。结果表明,N元素的掺杂有效提高了纳米TiO2的光催化活性。     

One-step hydrothermal synthesis of N-doped TiO2/C nanocomposites with high visible light photocatalytic activity

N-doped TiO(2) nanoparticles modified with carbon (denoted N-TiO(2)/C) were successfully prepared by a facile one-pot hydrothermal treatment in the presence of L-lysine, which acts as a ligand to control the nanocrystal growth and as a source of nitrogen and carbon. As-prepared nanocomposites were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), Raman spectroscopy, ultraviolet-visible (UV-vis) diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), electron paramagnetic resonance (EPR) spectra, and N(2) adsorption-desorption analysis. The photocatalytic activities of the as-prepared photocatalysts were measured by the degradation of methyl orange (MO) under visible light irradiation at λ≥ 400 nm. The results show that N-TiO(2)/C nanocomposites increase absorption in the visible light region and exhibit a higher photocatalytic activity than pure TiO(2), commercial P25 and previously reported N-doped TiO(2) photocatalysts. We have demonstrated that the nitrogen was doped into the lattice and the carbon species were modified on the surface of the photocatalysts. N-doping narrows the band gap and C-modification enhances the visible light harvesting and accelerates the separation of the photo-generated electrons and holes. As a consequence, the photocatalytic activity is significantly improved. The molar ratio of L-lysine/TiCl(4) and the pH of the hydrothermal reaction solution are important factors affecting the photocatalytic activity of the N-TiO(2)/C; the optimum molar ratio of L-lysine/TiCl(4) is 8 and the optimum pH is ca. 4, at which the catalyst exhibits the highest reactivity. Our findings demonstrate that the as-obtained N-TiO(2)/C photocatalyst is a better and more promising candidate than well studied N-doped TiO(2) alternatives as visible light photocatalysts for potential applications in environmental purification.     

N-TiO_2/RGO复合光催化剂的制备及其性能

用改进的Hummers法制得了氧化石墨烯,以Ti（SO4）2为钛源,氨水为氮源,在400℃煅烧下制备了锐钛矿型的氮元素掺杂的TiO2（N-TiO2）。利用溶液混合法将二者混合,再经水热处理法制备了不同质量复合比例的N-TiO2/RGO光催化剂。通过X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜等对样品的组成与形貌进行了表征,并通过降解1×10–4mol/L亚甲基蓝溶液表征了各样品的光催化效率。结果表明：掺杂氮元素一定程度上提高了TiO2的光催化效能,与石墨烯的复合更进一步改善了N-TiO2光催化效能。     

水热法低温制备N掺杂TiO2可见光催化剂

为满足低温制备N掺杂TiO2可见光催化材料的需要,采用水热法制备TiO2纳米晶溶胶,再与三乙胺（TEA）直接反应制备N掺杂TiO2可见光催化剂。通过UV—Vis漫反射吸收光谱和亚甲基兰（MB）的可见光降解实验,分析比较普通方法制的TiO2纳米材料、水热法低温制得未掺N和掺N的TiO2纳米材料,发现掺N的TiO2使吸收带红移,光降解效果较前两者好。XPS分析表明,是成功掺杂N原子的TiO2结果,可能原因是N取代了部分晶格中的O,N原子的2p轨道位于O原子的2p轨道之上,从而使得价带和导带间的能量带隙变窄,引起吸收带红移,产生明显的可见光吸收。     

纳米N掺杂TiO2的制备及可见光催化活性研究

N-doped TiO2 nanoparticle photocatalysts were prepared through a sol-gel procedure using NH4Cl as the nitrogen source and followed by calcination at certain temperature. Systematic studies for the preparation parameters and their impact on the structure and photocatalytic activity under ultraviolet (UV) and visible light irradiation were carried out. Multiple techniques (XRD,TEM,DRIF,DSC,and XPS) were commanded to characterize the crystal structures and chemical binding of N-doped TiO2. Its photocatalytic activity was examined by the degradation of organic compounds. The catalytic activity of the prepared N-doped TiO2 nanoparticles under visible light (λ＞400nm) irradiation is evidenced by the decomposition of 4-chlorophenol,showing that nitrogen atoms in the N-doped TiO2 nanoparticle catalyst are responsible for the visible light catalytic activity. The N-doped TiO2 nanoparticle catalyst prepared with this modified route exhibits higher catalytic activity under UV irradiation in contrast to TiO2 without N-doping. It is suggested that the doped nitrogen here is located at the interstitial site of TiO2 lattice.     

微波辅助法制备改性纳米TiO_2的实验研究

以Ti(SO4)2为原料,氨水为沉淀剂和氮源,采用微波辅助水热法制备了氮掺杂的改性纳米TiO2粉体。分别采用XRD、XPS、UV-Vis漫反射、TEM等方法对所制备的粉体进行了表征。以紫外灯为光源、甲基橙溶液为目标污染物研究了所制备产物的光催化活性。结果表明,微波辅助法制备的氮掺杂型TiO2样品经XRD分析均为锐钛矿相,由XRD计算得出的颗粒尺寸与TEM的分析结果基本一致,粒径在5～10 nm之间。样品的XPS分析表明,N1s峰在399 eV附近,N以N-Ti-O的形式存在于TiO2中。经UV-Vis漫反射光谱分析显示,所制样品吸收边发生了明显红移,对400～500 nm的可见光有一定的吸收率。光催化实验结果显示微波辅助法制备的掺氮TiO2粉体表现出较高的光催化活性。     

氮掺杂TiO2/壳聚糖复合膜吸附和光降解染料

氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种有前途的有机染料废水处理材料,相对于传统的废水处理材料更具优势。在模拟太阳光照射下,用氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜对有机染料甲基橙溶液进行降解,通过吸附和光催化的双重作用,甲基橙的降解率可达99%。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对复合膜进行了表征,并通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分析表明其壳聚糖中活性官能团 NH₂, OH在氮掺杂TiO₂ 复合膜中同时存在。研究表明,氮掺杂二氧化钛/壳聚糖(CS)复合膜是一种高效节能的污水处理材料。     

微波辅助制备B-N共掺杂TiO_2催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为钛源,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备Ti O2微粒,用于亚甲基蓝染料紫外光照降解实验。对比研究了未掺杂、B掺杂、N掺杂和B-N共掺杂Ti O2的光催化活性,采用扫描电子显微镜表征催化剂微观结构,用Langmuir-Hinshelwood模型进行动力学拟合,并从电化学角度分析。结果表明,采用微波辅助溶胶-凝胶法制备的B-N共掺杂Ti O2具有最佳催化活性,其表面形貌比未掺杂Ti O2更均匀,具有更高的比表面积,同时B-N共掺杂使Ti O2催化剂产生了微观的p-n结效应,表现出很好的催化活性。在B-N共掺杂Ti O2催化剂用量为2 g·L-1和亚甲基蓝初始浓度为10 mg·L-1条件下,室温紫外光照4 h,亚甲基蓝降解率达91.6%。     

钇掺杂有序多孔TiO2薄膜的制备与可见光催化性能

采用胶体晶体薄膜为模板,利用溶胶–凝胶法制备了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜,通过Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、紫外–可见光谱表征样品的结构和形貌,并以甲基橙为模型化合物研究了钇掺杂有序多孔TiO2薄膜材料可见光催化性能。结果表明：钇掺杂有序多孔TiO2薄膜规整致密,晶型为锐钛矿型,样品中钇元素含量约为1.2%。钇掺杂使得TiO2吸收光红移至可见光区,钇掺杂有序多孔TiO2薄膜可见光催化性能好于未掺杂有序多孔TiO2薄膜。     

AgBr/TiO_2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能

以TiO2为载体,采用双注法合成了AgBr/TiO2复合光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)对AgBr/TiO2的结构、光吸收、形貌进行了表征.研究了AgBr/TiO2在可见光下对甲基橙和丁基罗丹明B的光催化活性.结果表明,与TiO2相比,AgBr/TiO2的光吸收范围拓展到400—600nm波段,并且随着AgBr负载量的增加,AgBr/TiO2的可见光吸收强度增强;当AgBr与TiO2的摩尔比为0.25时,AgBr/TiO2具有最大催化活性;在相同条件下,AgBr/TiO2对丁基罗丹明B的降解效果优于甲基橙.