CdS/TiO_2复合纳米粒子的制备及其产氢性能

采用化学沉淀法制备了CdS包覆TiO2(CdS/TiO2)复合纳米粒子,利用XRD、TEM、SEM、UV-Vis吸收光谱等对其进行了表征分析,并以可见光分解水制氢为探针反应考察了复合纳米粒子的活性。结果表明,CdS/TiO2复合纳米粒子的颗粒大小约为40 nm,TiO2以锐钛矿型存在,CdS以六方相存在;复合纳米粒子的吸收光谱较TiO2发生"红移",大幅拓宽了对可见光区的吸收范围。光解水制氢实验表明,CdS/TiO2复合纳米粒子具有良好的可见光释氢活性和光学稳定性。     

CdS/Cd纳米薄膜的制备及表征

以等摩尔比的氯化镉与硫代乙酰胺混合溶液为电解液,应用电沉积技术,当电解液表面不铺展表面活性剂时,采用直径为300μm的铂电极于气／液界面制备了黄色CdS／Cd薄膜;在表面活性剂存在的情况下,采用直径300μm的铂阳极,直径30μm铂阴极在低浓度氯化镉与硫代乙酰胺混合溶液与表面活性剂的液／液界面上制备了CdS／Cd混合纳米薄膜。研究了电解液浓度、酸碱度、温度、电压、表面活性剂类型及用量等对纳米薄膜晶粒粒径的影响,确定了制备纳米薄膜的最佳工艺条件。由原子力显微镜观察发现。在最佳工艺条件制备的纳米膜粒径可达22nm,在没铺展表面活性剂情况下制得的黄色薄膜粒径大于100nm。两种情况下制得的薄膜XPS图谱表明薄膜含有镉和硫化镉,单质镉和硫化镉的mol比近似2：1。通过XRD对最佳工艺制备的纳米膜进行结构分析表明纳米膜由单质镉和硫化镉混合晶构成。     

Ag_3PO_4/TiO_2纳米管阵列的制备及其可见光光催化活性

用浸渍-沉积法将Ag3PO4沉积在自组装TiO2纳米管阵列的管壁上制备Ag3PO4/TiO2纳米管阵列。用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见漫反射光谱对样品进行表征。通过在可见光(λ420nm)下降解水中的罗丹明B检测样品的光催化活性。结果表明:由于Ag3PO4与TiO2之间形成了异质结,在Ag3PO4的强可见光吸收性能和该异质结的协同作用下,Ag3PO4/TiO2异质结纳米管阵列的可见光光电催化活性高于单一的纯Ag3PO4和TiO2纳米管阵列膜。     

复合可见光催化剂Ag/TiO_2的制备及优化应用

复合可见光催化剂具有高效的可见光催化活性、化学性能稳定、应用价值高等优点,在污水处理和光催化杀菌方面都有很广泛的应用。本课题研究了Ag复合TiO_2可见光催化剂的制备及其催化降解甲基橙的活性和对大肠杆菌的杀菌性能的研究。结果表明:在可见光照射条件下(λ400 nm)复合材料对甲基橙的降解效率在120 min可达到96%,对大肠杆菌的杀菌效率60 min可达到99.75%,具有很高的应用价值。     

CdS-TiO2/MWCNTs光催化剂的制备、结构表征及性能

采用溶胶-凝胶法,以多壁碳纳米管为载体制备了CdS和TiO₂复合的双组分负载型半导体光催化剂。以挥发性有机污染物VOCs中的甲苯去除率作为光催化剂活性指标,通过正交实验,确定了光催化剂的最佳制备条件。结果表明,光催化剂的最佳制备条件为： 活性组元n(TiO₂)∶n(CdS)＝1∶0.02,加入水的体积分数为5%,载体多壁碳纳米管的质量分数2%, 450 ℃焙烧2 h。采用透射电镜TEM对催化剂结构进行了表征,通过BET测试分析了催化剂比表面积和孔径分布,运用X射线衍射分析了催化剂的晶型特征,利用紫外-可见吸收光谱检测了催化剂的光吸收能力和光吸收值。     

CdS/CuInS_2/TiO_2复合纳米薄膜光电性能的研究

利用连续离子层吸附反应(SILAR)法在Ti O2纳米棒阵列表面沉积生长了Cu In S2和Cd S量子点,采用FESEM表征了复合纳米薄膜的结构和形貌,采用紫外可见分光光度计和电化学工作站表征了薄膜的光学和光电性能。当Cu In S2和Cd S薄膜循环沉积次数均为5次时,薄膜的光电响应最强,光电响应程长为20μA/cm2。     

TiO_2/CPF纳米复合催化材料的制备

利用聚合-热转化两步法,以TiCl4作催化剂和Ti源,由糠醇单体聚合制备出了具有共轭结构的高分子(CPF)和TiO2的纳米复合催化材料(TiO2/CPF);用TEM、XRD、FT-IR和UV-Vis等技术对其进行了表征,以亚甲基蓝(MB)为目标污染物研究了该材料在自然光条件下的催化性能。结果表明,由该方法可以得到纳米级TiO2/CPF复合材料,其中TiO2的结构为锐钛矿型,CPF具有大的共轭结构,且与TiO2之间存在强相互作用。CPF与TiO2的复合将TiO2的光谱响应拓展到了整个紫外-可见区,极大地改善了TiO2在自然光条件下的催化性能。在自然光条件下,该复合材料,能够在5 min将MB溶液完全脱色,COD去除率达93.9%;重复利用6次对MB溶液的脱色率依然在95%以上,而纯TiO2在紫外光照射3 h时COD去除率仅为54.4%。     

改性TiO_2纳米薄膜及其可见光降解甲醛研究

以无机盐TiOSO4为主要原料,采用低温回流技术,于130℃下在玻璃基底上制备了TiO2纳米薄膜,研究了单离子掺杂和双离子掺杂对材料结构特性和可见光催化降解甲醛特性的影响。结果表明,选取La3+和Fe3+分别掺杂以及以2种离子共同掺杂,在可见光下对甲醛气体的降解试验中,TiO2基薄膜均表现出较高的光催化活性,尤其是在2种离子双掺杂的情况,在6 h可见光照射下,对甲醛的降解率达到90%。纳米尺度的锐钛矿结构以及离子掺杂改变TiO2材料带隙结构是该薄膜材料具有可见光催化活性的根本原因。     

改性TiO_2纳米粒子用于可见光催化反应

采用原位溶胶-凝胶法合成氧化钛,同时对大环配合物进行改性,得到粒径为10.89 nm的纳米级钴酞菁改性氧化钛（CoPc/TiO2）光催化剂,用于可见光下、水溶液中CO2的还原反应,可得HCHO、CH3OH、HCOOH等产物。结果表明,由于金属酞菁的存在导致TiO2粒径减小,相转变温度降低,CoPc以单体形式均匀分散于TiO2凝胶基质中,其二聚及多聚倾向大大减弱。钴酞菁固载的催化剂给电子能力较强,极大地提高了光还原效率。光反应的最佳条件为：在0.1 mol/L的NaOH溶液中,0.15 g CoPc/TiO2催化剂,三乙胺和三乙醇胺作为电子供体催化效果较好,在可见光照反应10 h后,还原产物中总有机碳最高可达2 965.3μmol/g-cat。在还原过程中CO2主要以HCO3-的形式被还原而非碳酸根离子,而且HCO3-的浓度在0.2 mol/L时还原产物量最大。     

离子液体中微波辅助制备氮掺杂纳米TiO_2及光催化活性

在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)离子液体中,用溶胶-凝胶法以及微波干燥的方法制备了N掺杂的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙为模拟污染物,高压汞灯为光源,考察了离子液体加入量、N掺杂量和微波干燥等因素对TiO2光催化活性的影响。结果表明,N掺杂TiO2催化剂的活性高于未掺杂TiO2催化剂,在离子液体加入量为5.6 mL,掺杂量n(氯化铵)∶n(钛酸丁酯)=4∶1,在家用微波炉210 W功率干燥20 min,马弗炉625℃焙烧处理1.5 h,所制得的氮掺杂纳米TiO2光催化剂,具有较高的光催化活性。     

CdS/TiO2复合纳米粒子的制备及其产氢性能研究

采用化学沉淀法制备了CdS包覆TiO2（CdS/TiO2）复合纳米粒子,利用XRD、TEM、SEM、UV-vis吸收光谱等对其进行了表征分析,并以可见光分解水制氢为探针反应考察了复合纳米粒子的活性。结果表明,CdS/TiO2 复合纳米粒子的颗粒大小约为40nm,TiO2 以锐钛矿型存在,CdS以六方相存在;复合纳米粒子的吸收光谱较TiO2 发生“红移”,大幅拓宽了对可见光区的吸收范围。光解水制氢实验表明,CdS/TiO2 复合纳米粒子具有良好的可见光释氢活性和光学稳定性。     

MoS2 co-catalyst sensitized 3D TiO2/CdS photoanodes with enhanced photoelectrochemical performances

Regulating morphology and constructing heterojunctions to enhance the light absorption and boost the separation of electrons and holes are common and effective means to boost the photoelectrochemical (PEC) performances of TiO₂ photoanodes. In this study, TiO₂ nanoflowers (NFs)/CdS quantum dots (QDs)/MoS₂ nanosheets (NSs) hybrids with two type II band alignments were synthesized by facile hydrothermal, successive ionic layer adsorption and reaction, and dipping methods, respectively. The effects of different amount of MoS₂ co-catalysts on CdS decorated TiO₂ photoanodes were investigated. TiO₂ NFs/CdS QDs/MoS₂ NSs hybrids showed dramatically enhanced PEC performance, especially under visible light illumination. The photocurrent density of TiO₂ NFs/CdS QDs/MoS₂-50 was more than 10 times higher than that of TiO₂ NFs/CdS QDs. This innovative work sheds light on efficiently improving the light absorption by forming heterojunctions and accelerating the electron and hole transfer via specific band engineering design.     

Visible light photocatalytic activity of TiO2/heat‐treated PVC film

BACKGROUND: Semiconductor TiO₂ has been investigated extensively due to its chemical stability, nontoxicity and inexpensiveness. However, the wide band gap of anatase TiO₂ (about 3.2 eV) only allows it to absorb UV light. TiO₂ nanoparticles modified by conditional conjugated polymers show excellent photocatalytic activity under visible light. However, these conjugated polymers are not only expensive, but also difficult to process. Polyvinyl chloride (PVC) was heat‐treated at high temperature to remove HCl and a C?C conjugated chain structure was obtained. When TiO₂ nanoparticles were dispersed into the conjugated polymer film derived from PVC, this composites film exhibited high visible light photocatalytic activity. RESULTS: The photocatalytic activity of TiO₂/heat‐treated PVC (HTPVC) film was investigated by degrading Rhodamine B (RhB) under visible light irradiation. The photodegradation of RhB follows apparent first‐order kinetics. The rate constants of RhB photodegradation in the presence of the TiO₂/HTPVC films with different mass content of TiO₂ are 16–56 and 4–14 times that obtained in the presence of the pure HTPVC and TiO₂/polymethyl methacrylate (PMMA) composite film, respectively. The TiO₂/HTPVC film showed excellent photocatalytic activity and stability after 10 cycles under visible light irradiation. CONCLUSION: TiO₂/HTPVC film exhibits high visible light photocatalytic activity and stability. Copyright © 2012 Society of Chemical Industry     

CdS/TiO_2电极的制备及其光电性能的研究

采用电化学沉积方法制备CdS/TiO2电极并研究其光电催化性能,比较了不同电压、反应物浓度、不同电解质等条件下CdS/TiO2电极所显示的光电性能。另外,将CdS/TiO2与CdS/Ti电极进行光电性能比较,得出了在相同沉积时间下CdS/TiO2电极的光电性能比CdS/Ti电极稳定,产生的光电流略有提高的结论,在多数方面都优于CdS/Ti电极。     

CdS／TiO2光催化去除水体中氨氮的研究

利用溶胶-凝胶法制备了不同比率的CdS掺杂TiO2复合纳米颗粒催化剂，并用其进行了紫外光、日光灯和太阳光全波长光催化去除水中氨氮和其它形式无机氮的对比实验研究．考察了添加催化剂的量、CdS复合比率、有氧化态氮亚硝酸根或硝酸根与氨氮共存时光催化脱氮的耦合效果、外加光源等对脱除氨氮效率的影响，并研究了后3个因素对CdS光腐蚀程度的影响．对于氨氮初始质量浓度为50mg／L的模拟废水，在通空气搅拌条件下，n（CAS）：n／（TiO2）=0．17的CdS／TiO2催化剂脱氮效果最佳，此时经紫外光照2h后脱除氨氮效率达41．5％．实验结果表明：复合催化剂中CdS的含量是影响光催化活性和光腐蚀程度的重要因素．     

Ni-TiO_2薄膜的制备及可见光催化活性的研究

通过溶胶-凝胶法结合浸渍提拉法在陶瓷基片表面制备Ni掺杂改性TiO_2薄膜。研究不同Ni与Ti物质的量比、焙烧温度和保温时间等对Ni-TiO_2薄膜可见光光催化活性的影响。利用XRD、光化学反应仪、色差仪等对其进行表征。采用单因素分析法和正交实验法得到制备可见光催化活性最优Ni-TiO_2薄膜的Ni与Ti物质的量比为0.3,焙烧温度600℃,保温时间2 h。Ni-TiO_2薄膜在白炽灯光照2 h后,对表面涂覆的罗丹明B溶液的降解率高达93.02%。     

温和条件下CoPc/TiO2光催化还原CO2

采用浸渍法制备的TiO2负载钴酞菁(CoPc/TiO2)为光催化剂,在碱性水溶液中、可见光照下,CO2可被光催化还原为产物HCOOH、CO、CH4。对催化剂的制备条件进行了考察,在m(CoPc)∶m(TiO2)=1∶100、催化剂浸渍时间12 h、浸渍溶剂为甲苯、催化剂焙烧温度200℃的条件下,还原总产物量最高可达1 075.38μmol/g-cat,其中甲酸为主产物,最高可达708.54μmol/g-cat。对催化剂进行了XRD、DRS表征,证实了CoPc在TiO2表面的负载。结果表明:用该催化剂在可见光照及常温常压下,于水溶液中就可将CO2还原。其次,实验还发现光照下可产生电子转移,实现了电荷的重新分配,以降低电子-空穴的重新结合;TiO2表面应有一定的空隙率,有利于CO2在其表面获得电子被还原。     

阵列型TiO2纳米管光催化降解VOCs性能

通过二次阳极氧化电化学方法制备纳米孔/纳米管复合结构的阵列型TiO₂纳米管（2-step TiO₂ NTs）,实验证明这种结构的TiO₂ NTs对大气中的挥发性有机化合物（volatile organic compounds,VOCs）有着十分优异的降解效果。本文通过气态甲醇的光催化降解来评估比较一次氧化生成的TiO₂纳米管（1-step TiO₂ NTs）和2-step TiO₂ NTs的催化效果。实验结果表明,二次阳极氧化电化学方法所生成的TiO₂ NTs的纳米结构对光致电荷的产生有着十分重要的推动作用。之所以2-step TiO₂ NTs的纳米孔/纳米管复合结构能够显著提高VOCs的降解效率,是由于这种特殊的结构能够更加有利于电子的传递,同时能够有效地抑制光生电子和空穴的复合。最后,通过实验数据阐述了2-step TiO₂ NTs光催化活性的增强机理,这种新结构显示出更小的带隙、更高效的光生电子/空穴分离效率和VOCs降解性能。     

掺氮TiO_2的制备与光谱分析

用硫酸钛与氨水反应得到TiO2前体,煅烧后制得掺氮TiO2粉体,研究了不同温度和加热时间下掺氮TiO2的XPS、FTIR和紫外可见光谱,结果表明,掺氮TiO2在400℃下加热1 h,所得粉体是锐钛矿相结构,与未掺杂TiO2相比,吸收边红移22 nm,对400~510 nm的可见光有一定的吸收率。氮的掺杂不仅使TiO2带隙变小,而且有助于氧空位的形成。     

纳米掺氮TiO2可见光降解甲醛的研究

用水湿法得到掺氮TiO2前体,热处理后得到纳米掺氮TiO2粉体,用XRD和UV-Vis吸收光谱等手段对制备的掺氮TiO2进行了表征,研究了N-TiO2可见光光催化降解甲醛。结果表明掺氮TiO2与纯TiO2相比,具有可见光活性,当400℃煅烧1h的掺氮TiO2粉体投加量为1.4g/L,光照140min时,降解甲醛效果可达87.63%,明显优于纯TiO2。