Nd掺杂介孔TiO2光催化剂的制备及其性能研究

本文以十二烷基磺酸钠为模板剂,钛酸四丁酯为钛源,采用水热法制备了介孔TiO2光催化剂和不同摩尔比的Nd掺杂介孔TiO2光催化剂,通过X-射线衍射(XRD)分析、N2吸附-脱附和孔径分布(BET和BJ H)等对其进行表征,并且以甲基橙溶液为目标污染物,考察了所制备样品光催化性能.研究表明,所制备样品均为锐钛矿型结构TiO...     

TiO2覆膜沸石光催化剂制备及其降解造纸废水

以钛酸四丁酯和乙醇为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备以天然沸石为载体的负载型TiO2光催化剂,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等对其进行结构表征. 通过自行设计的光催化反应器考察了溶胶-凝胶体系的组成、焙烧温度及焙烧时间、废水pH值、光催化剂用量和光反应时间等因素对光催化剂降解造纸废水性能的影响,同时讨论了该催化剂的可重复利用性,确定了天然沸石负载型TiO2的制备及处理造纸废水的最佳实验条件：无水乙醇/钛酸四丁酯体积比4.0,冰醋酸/钛酸四丁酯体积比0.1,水/钛酸四丁酯体积比0.15,硝酸/钛酸四丁酯体积比0.1,焙烧温度300℃、焙烧时间4.0 h,造纸废水pH 4.0,光催化剂用量50 g/L,光照时间8.0 h,在此条件下造纸废水COD去除率可达81.93%.     

凹凸棒石-TiO2纳米复合材料制备和表征

具有高吸附性能的载体-TiO2光催化剂复合材料制备是未来TiO2纳米光催化研究领域的重要发展方向.本文以凹凸棒石为载体,通过钛酸四丁酯-丙醇溶液浸渍-过滤-丙醇蒸发-水蒸气作用下钛酸四丁酯水解-低温煅烧程序操作,获得凹凸棒石-TiO2纳米复合光催化材料.高分辨透射电镜表征结果显示:TiO2颗粒直径5～10nm,具有锐钛矿结构,在凹凸棒石表面分布均匀.该制备方法工艺简单,钛酸四丁酯利用率高,对水中有机污染物光催化处理、抗菌消毒、空气净化等方面具有很大潜在应用价值.     

以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球

以聚合物三聚氰胺甲醛(MF)微球为模板,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为致孔剂,经溶胶–凝胶和高温煅烧两步法,制备了SiO2和TiO2介孔结构的空心微球。以亚甲基蓝水溶液为模型物,分别评价了SiO2和TiO2微球的吸附性能和光催化活性。对空心微球的结构、形貌和光谱性质进行了表征。结果表明:两种微球的粒径为300 nm左右,具有完整的球形空腔、较高的比表面积和介孔结构壳层;SiO2空心微球具有良好的吸附性能,而TiO2空心微球在紫外光照射下有高效的光催化活性。     

水热法制备大比表面积二氧化钛纳米片空心微球

常温下在SiO2纳米球表面包覆一层TiO2,通过碱性水热法移除SiO2纳米球后,被包覆的微球转变成由纳米片组成的TiO2空心微球。采用X射线衍射,扫描电子显微镜,透射电子显微镜和氮气吸附--脱附分析对包覆微球和TiO2空心微球进行表征。结果表明,氨水和钛酸四丁酯的含量对包覆微球的形貌有重要影响,NaOH浓度也直接影响空心微球的形貌和比表面积。TiO2空心微球表面是由厚度仅为几个nm,长度为100nm以上的纳米片组成,其晶体结构为锐钛矿相。TiO2空心微球的比表面积高达185.7m2/g。     

S、Yb共掺杂TiO2的制备及光催化性能

以钛酸四丁酯、硫脲、硝酸镱为原料,CTAB为软模板剂,采用水热法制备了S、Yb共掺杂的纳米二氧化钛。采用XRD、BET、SEM、TEM-EDS、UV-Vis、PL对样品的结构和性能进行了表征;以亚甲基蓝（MB）为模拟污染物,氙灯（500W）为光源评价样品的光催化性能。结果表明,TiO2为单一的锐钛矿相,S和Yb成功的掺杂进入TiO2晶格中,掺杂抑制了晶粒的生长,减小了TiO2的禁带宽度,增大了样品的比表面积,降低了光生电子与空穴对的复合率,扩大了光吸收范围;当n(S): n(Yb)=2:1.5时得到的2%S/1.5%Yb-TiO2光催化性能最佳,在500 W氙灯下对亚甲基蓝在90 min内的光催化降解效率达到97.75%。     

TiO2中空微球的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,采用无模板法溶剂热合成了中空TiO2微球,并采用了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜（TEM）、N2物理吸附-脱附（BET）等手段对样品进行了表征和分析,以甲基橙为模拟污水研究了样品光催化降解甲基橙的能力。结果表明, 中空TiO2微球为锐钛矿相,是由细小的纳米晶自组装组成的具有中空结构的TiO2微球,微球的直径为0.4~0.5 μm。样品具有介孔结构和较高的比表面积,在紫外光照射下,加入中空TiO2微球到初始溶度为15 mg/L的甲基橙溶液中,在光照80 min后降解甲基橙达到了95%,表现出良好的光催化活性。     

二氧化钛空心微球的可控制备及其处理染料废水性能研究

采用模板法和两步煅烧法制备了具有稳定结构的二氧化钛空心微球,并采用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪、比表面积(BET)对该催化剂进行了表征。结果显示,制备的空心微球结构稳定,最高的比表面积达84.3 m2/g,是具有高光催化活性的锐钛矿结构。通过光催化降解罗丹明B性能的研究,发现当在紫外光照射60 min后罗丹明得到了完全的去除。表明该空心结构的催化剂在处理工业染料废水方面具有很好的应用前景。     

铁掺杂二氧化钛空心球的制备及性能

以Ti F4为钛源、九水合硝酸铁为掺杂前体,采用水热法制备铁掺杂的Ti O_2空心微球。采用SEM、TEM、XRD、BET、XPS等技术对样品的形貌、结构、晶型、比表面积、元素组成等进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应,评价其光催化活性。结果表明,160℃下水热反应生成的纳米Ti O_2空心微球晶型为锐钛矿,少量掺铁并不影响微球的形貌及晶体结构。光催化实验表明,160℃下水热反应12 h生成的Ti O_2空心微球样品均匀性好、光催化活性最佳;铁掺杂能显著提高Ti O_2空心微球的催化活性,当铁钛比为1.5:100时,所得样品粒径最小,比表面积最大,光催化活性最高。     

纳米TiO_2的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶 凝胶法制备了纳米级TiO2颗粒,通过甲苯在样品上的光催化氧化过程评价了样品的光催化活性。考察了制备过程中的焙烧温度对样品颗粒的晶型、粒径和光催化性能的影响。X射线衍射结果表明,焙烧温度低于500℃时得到的样品都是锐钛矿型TiO2,700℃下得到的已基本是金红石型;随着焙烧温度的升高样品的粒径增大,光催化活性下降;甲苯在TiO2上的气相光催化氧化符合一级反应规律。     

负载金的掺氮二氧化钛的制备及其可见光催化性能

以纳米管钛酸为前驱体,采用水热法先制备得到新型N掺杂二氧化钛,然后用沉积沉淀法在N掺杂二氧化钛表面负载微量贵金属Au,制备得到负载Au的掺N二氧化钛.利用TEM、XRD、XPS、ESR和DRS等手段研究了样品的形貌、晶体结构、元素化学态和光谱吸收性质.样品光催化活性通过可见光催化降解丙烯进行评价,结果表明,样品N-TiO2和Au/N-TiO2具有明显的可见光(λ≥420 nm)催化活性.ESR结果表明,掺氮过程中生成的束缚单电子的氧空位是样品具有可见光响应的原因.     

溶胶-凝胶法制备TiO2/PMMA纳米复合材料的研究

通过溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶,与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行杂化处理制得了TiO2/PMMA纳米复合材料.并将不同量的溶胶与几种不同摩尔质量的PMMA进行复合,得到多种样品.通过透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、热失重(TGA)分析研究了TiO2/PMMA纳米复合材料的结构和性能,从而由溶胶含量、PMMA摩尔质量等不同因素对复合材料性质产生的影响作出了解释.结果表明当溶胶含量为1％、PMMA的摩尔质量较低(37.3万g/mol)时,TiO2微粒在聚合物中的分散性较好,粒径较均一,TiO2的加入使得材料的抗紫外线性和热稳定性都有所提高.     

不同水浴时间对纳米TiO_2材料的影响

本文以钛酸丁酯Ti(OC4H9)4、冰醋酸、去离子水和无水乙醇为原料,采用溶胶-凝胶法,制备了纳米二氧化钛胶体和粉体,并用旋转涂片法在玻璃衬底上沉积了不同层数的纳米TiO2薄膜。然后对纳米TiO2薄膜与粉体进行热处理。利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光谱(UV/vis)、扫描电镜(SEM)对纳米二氧化钛粉体与薄膜进行表征。结果表明,500℃和600℃下,样品均产生锐钛矿结构。随着镀膜层数的增加,薄膜的透射率逐渐下降。相同镀膜层数,随着水浴时间的增加,透射率呈现增加的趋势。通过对光学带隙的计算,表明退火温度对光学带隙有影响。     

微量Sn4 掺杂TiO2纳米纤维结构材料的两步法制备及光催化性能

本文以脱脂棉花纤维为模板,利用浸渍-热转化两步法制备了具有中空结构的微量Sn4 离子(<0.050(at.)%)掺杂TiO2纳米纤维结构光催化材料(Sn4 /TiO2);通过XRD、SEM、TEM、UV-Vis技术以及样品在300 W Hg灯和500 W Xe灯(模拟太阳光)下对MB溶液的光催化降解脱色对样品进行了表征。结果表明：利用两步法成功制备了中空结构的Sn4 /TiO2纳米纤维结构材料;掺入的微量Sn4 离子均匀分布于TiO2晶格中;TiO2中微量的Sn4 离子掺杂使TiO2的吸收边发生明显红移,对整个紫外-可见光吸收增强;在紫外、模拟太阳光下显示出好的光催化活性。重要的是在模拟太阳光下,Sn4 /TiO2-0.030(at.)%的光催化活性是TiO2的近4.5倍,而在紫外光下,仅为2.7倍。 Sn4 /TiO2良好的光催化性能主要归于少量Sn4 掺入使TiO2的结构多级化、TiO2价-导带间掺杂能级(DE)的形成以及TiO2晶格中活性中心的形成等因素。此外,对MB溶液在Sn4 /TiO2上的光催化降解脱色动力学行为进行了研究,结果表明：比较好的服从一级动力学行为。     

镧和铁掺杂纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,制备了TiO2、Fe3+/TiO2、La3+/TiO2、Fe3+-La3+/TiO2光催化剂。考察了焙烧温度、焙烧时间和掺杂离子的种类和用量对催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝性能的影响。制备纯TiO2、Fe3+/TiO2和La3+/TiO2的适宜焙烧温度分别为673,673和773 K,适宜焙烧时间为120min(TiO2)、180min(La3+/TiO2)。La3+/TiO2中La3+的适宜掺杂量为1.0%,Fe3+/TiO2中Fe3+的适宜掺杂量为0.04%,Fe3+-La3+/TiO2中,当La3+的掺杂量为1.0%时,Fe3+的适宜掺杂量为0.02%,相应的脱色率为99.83%,99.51%,98.73%。当掺杂量适当时,4种催化剂用于紫外光催化降解亚甲基蓝的活性次序为:La3+/TiO2>Fe3+/TiO2>Fe3+-La3+/TiO2>TiO2。根据XRD结果,由谢乐公式估算出所得光催化剂为纳米粒子。     

TiO_2@酵母菌草莓结构型光催化剂的合成及其催化性能

调节水相悬浮液的pH值,使得酵母菌主体粒子和P25-TiO2客体粒子表面带相反电荷,通过静电自组装法一步合成了草莓结构的TiO2@酵母菌复合光催化剂。FESEM,EDS,FT-IR,XRD,UV-VIS表征了催化剂的物化结构。FESEM结果表明产品具有椭球形态,长度为(3.6±0.50)μm,宽度为(2.4±0.45)μm,分散性好。X射线粉末衍射表明TiO2客体粒子为锐钛矿和金红石矿晶型。紫外-可见光漫反射光谱证实催化剂对紫外光具有光响应。FT-IR分析表明TiO2@酵母草莓结构的形成与酵母细胞表面和TiO2粒子的表面化学官能团有关,其形成机理可概括为静电自组装过程。沉降性能测试表明该复合催化剂具有较好的悬浮性能,这有利于催化剂的分离回收。在光催化降解刚果红染料水溶液中,TiO2@酵母光催化剂表现出了较高的光催化活性。     

Gd~(3+)掺杂TiO_2纳米纤维的制备、表征及其光催化性能

采用静电纺丝技术并结合溶胶-凝胶方法制备TiO2和TiO2/Gd2O3纳米纤维,采用差热-热重分析(TG-DTA)?场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线粉末衍射(XRD)对材料进行表征,通过亚甲基蓝光降解反应研究其催化性能。结果表明,掺杂Gd3+可以强烈抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,抑制晶粒生长,减少晶粒尺寸;Gd3+掺杂TiO的纳米纤维对亚甲基蓝的光催化活性明显提高。     

TiO_2/SiO_2复合纳米纤维的GQDs改性及其对甲醛的可见光催化降解性能

采用静电纺丝法合成了TiO_2/SiO_2柔性复合纳米纤维膜,而后对其进行石墨烯量子点(GQDs)改性,制备了GQDs/TiO_2-SiO_2复合纳米纤维,其中GQDs用水热法合成。用X射线衍射仪(XRD)、电子万能材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对其物相组成、力学性能、微观形貌以及光催化性能进行了表征。结果表明:尺寸在7 nm~15 nm之间的GQDs松散沉积在直径为200 nm~400 nm的TiO_2/SiO_2纳米纤维上,纤维连续性好,复合薄膜有较好的力学性能;TiO_2的结晶较好,为锐钛矿相;GQDs复合后将TiO_2的本征吸收从390 nm左右延伸到了420 nm左右,拓宽了TiO_2的吸收范围。在可见光催化降解中,初始浓度为0.32 mg/m~3的甲醛气体110 min后的降解效率达到70%。     

三维有序大孔二氧化钛光催化降解有机废水研究

以聚苯乙烯(PS)为胶晶模板,一定比例钛酸四丁酯、乙醇、醋酸、盐酸和水配制的溶胶溶液为前驱体,通过浸渍和低温固化过程,使溶胶在PS模板间隙内进行填充并原位凝胶,最后通过煅烧除去模板,得到三维有序大孔(3DOM) TiO2材料.将获得的3DOM TiO2材料作为一种新型光催化剂降解罗丹明B和甲基橙有机废水,同时对其降解过程中的反应动力学进行了分析.结果表明,3DOM TiO2材料具有良好的光催化降解性能,并且降解反应复合一级动力学方程.     

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。