硅藻土负载TiO_2光催化剂的制备及其应用

以钛酸丁酯为前驱体,多孔硅藻土为载体,采用溶胶-凝胶法制备硅藻土负载TiO_2光催化剂。通过SEM、XRD、FT-IR和N2吸附-脱附等对其形貌、表面组成及晶体结构进行表征。以1μg·m L-1氨氮废水溶液为目标降解物,太阳光为光源,研究硅藻土负载TiO_2催化剂的光催化活性。结果表明,采用500℃焙烧3 h的硅藻土负载TiO_2光催化剂,光照180 min,对氨氮的去除率为78.5%。     

g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

采用高温煅烧法制备了类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),将其与TiO_2(P25)复合得到g-C_3N_4/TiO_2复合光催化剂。采用XRD、FT-IR、UV-Vis/DRS、SEM等方法对制备的复合光催化剂进行了表征,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,考察了g-C_3N_4/TiO_2的可见光催化活性。结果表明:通过复合,g-C_3N_4/TiO_2的吸收波长向可见光区域移动;当gC_3N_4与TiO_2复合质量比为4∶1时,所得到的g-C_3N_4/TiO_2(4∶1)复合光催化剂的催化活性最佳,其对MB的可见光催化活性是g-C_3N_4的2.74倍。     

TiO_2光催化剂的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、乙醇为原料,通过溶胶—凝胶法制备了TiO2纳米粉体,并采用XRD、TEM等手段对样品进行结构表征。XRD结果表明,TiO2纳米粉体晶相为锐钛矿型,平均粒径大约为6-12nm。样品对甲基橙溶液进行了降解实验,实验结果显示,TiO2纳米粉体对甲基橙的光催化作用明显。最佳制备工艺条件为:钛酸丁酯与乙醇的体积比为1∶11,在pH值为2-3下,搅拌2小时,在500℃下煅烧。     

氧化铋/硅藻土复合光催化剂的制备及其可见光催化性能

将硅藻土分散在硝酸铋溶液中,经冷冻干燥后于空气中煅烧得到了Bi2O3/硅藻土质量比为0.10:1.00～0.60:1.00的一系列复合光催化剂。用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪对所制备的产物进行了结构表征。以500W氙灯为光源,亚甲基蓝为模拟污水中有机染料,评价了复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明:晶粒尺寸约31.7nm的Bi2O3较好地分散在硅藻土表面,既保留了硅藻土自身的多孔结构,又发挥了Bi2O3的可见光催化性能。负载Bi2O3的复合光催化剂能吸收波长小于520nm的可见光和紫外光,Bi2O3/硅藻土质量比为0.40:1.00时,氙灯光照2h能将20mg/L的亚甲基蓝溶液降解90%以上。     

两种负载膜对纳米Fe~(3+)/TiO_2光催化活性的影响

用溶胶-凝胶法制得的纳米Fe3+/TiO2分别以玻璃和琼脂糖为负载体,采用浸渍-提拉法制备Fe3+/TiO2玻璃负载膜,水热合成法制得Fe3+/TiO2琼脂糖凝胶负载膜,通过降解某制药厂的制药废水,探讨两种负载膜对纳米Fe3+/TiO2光催化活性的影响及用琼脂糖为载体的可行性。结果表明,两种负载膜中纳米Fe3+/TiO2的晶相不变,但琼脂糖凝胶负载膜中纳米Fe3+/TiO2粒子的团聚较少,且不易脱落,重复使用性能高,光催化活性明显较Fe3+/TiO2玻璃负载膜强,从而显示了琼脂糖为载体的可行性、优越性和实用性。     

球形BiVO_4光催化剂的制备及光催化性能

以Bi(NO_3)_2·5H_2O和NH_4VO_3为原料,采用微乳液法制备球型BiVO_4光催化剂。用亚甲基蓝溶液模拟有机废水,在紫外光照下,研究亚甲基蓝的光催化降解过程。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等测试技术,对球型BiVO_4光催化剂进行表征。结果表明,乳液法制备的球型BiVO_4光催化剂具有良好的光催化性能,对亚甲基蓝的光降解率几乎可达100%。     

SAS法制备纳米TiO_2光催化剂与光催化性能研究

以TiOSO4为原料,采用化学络合溶胶-凝胶法,结合自蔓燃工艺制备了纳米TiO2粉体和掺杂铁的光催化剂。并以甲基橙为模拟水样,研究了光催化剂的催化性能。结果表明,掺铁的光催化剂比纯纳米TiO2的光催化活性高,在pH=3,催化剂加入量1 g/L,掺铁量为0.5%,溶液浓度为40 mg/L的条件下降解率高达80%。     

一种新颖Fe~(3+)/TiO_2薄膜的制备及光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了纳米Fe3+/TiO2,以琼脂糖为载体,采用水热法合成纳米Fe3+/TiO2的琼脂糖凝胶。以降解转移因子制药废水为反应模型,研究了纳米Fe3+/TiO2琼脂糖凝胶薄膜的紫外光照射的催化活性及薄膜的重复使用效果。结果表明,纳米Fe3+/TiO2薄膜光催化活性明显较粉体的强,且不易失活,再生性能好,薄膜重复使用5次以上,仍有明显的降解效果。     

颗粒负载TiO_2光催化性能的研究

以钛酸正丁酯和自制颗粒为主要原料,采用溶胶-浸渍法制备出负载型纳米TiO2催化剂,对甲基橙模拟废水进行了光催化降解研究。分析并比较了负载与非负载TiO2降解效果的差异及影响因素。结果表明,120 min后负载型TiO2与非负载TiO2对甲基橙的光催化降解率分别达到99.7%和78.1%,第二次使用的降解率则分别达到90.4%和57.3%。     

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%。     

TiO2光催化降解亚硝酸钠的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2光催化剂,以紫外光照射下的光催化降解亚硝酸钠为模型反应,以盐酸萘乙二胺显色法测定样品的吸光度,进而得出亚硝酸钠的转化率,并采用BET、XRD和IR对催化剂进行了表征。结果表明,500℃焙烧的TiO2催化剂比表面积为42.5 m2/g,平均孔径为5.8 nm,热稳定性好。400℃焙烧2 h的TiO2尚存在一定量的无定形相TiO2,500℃焙烧的TiO2完全转变为锐钛矿型TiO2,700℃时完全转化为金红石相。本实验最佳的反应条件为:TiO2(500℃,2 h)催化剂0.2 g,100 mL 0.125μg/mL亚硝酸钠溶液中,紫外光降解150 min,亚硝酸钠的降解率为100%;添加适量浓度的H2O2溶液,可促进亚硝酸钠溶液的转化。     

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。     

水基纳米TiO_2路径制备有序介孔TiO_2-SiO_2及其可见光催化性能

在多巴胺修饰的水基TiO_2纳米微粒(TiO_2NPs)悬浮液中,以正硅酸乙酯为硅源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,分别采用碱性水热方法或酸性溶胶-凝胶方法,制备了有序介孔TiO_2-SiO_2(TiO_2NPs/MCM-41或TiO_2NPs/SBA-3)。采用XRD、TEM、ICP和N2吸附-脱附实验对样品进行表征。结果表明,制备的介孔TiO_2-SiO_2在TiO_2高负载质量分数(23.98%TiO_2NPs/MCM-41、17.27%TiO_2NPs/SBA-3)时,仍能保持长程有序的介孔氧化硅结构。TiO_2NPs随机地嵌入在有序介孔氧化硅孔道所组成的网络结构中。在可见光下催化甲基橙降解反应中,反应时间120 min时,在P25上甲基橙相对浓度降为57%,在TiO_2NPs/MCM-41上降为33%,而在TiO_2NPs/SBA-3上降为5.7%。     

溶胶-凝胶-微波法制备银掺杂TiO_2光催化剂及其光催化性能

用硝酸银和钛酸正丁酯为原料,采用溶胶-凝胶-微波辐射干燥法合成银掺杂TiO_2光催化剂TiO_2-Ag。为了提高催化剂的光催化活性和降解有机污染物的速率,用微波辅助Ti O2-Ag光催化剂降解有机污染物。通过扫描电子显微镜、红外光谱法、紫外可见光谱法和荧光光谱法对TiO_2-Ag催化剂进行测试和表征。以甲基橙为有机污染物,分别在太阳光照射和微波、紫外、紫外-微波条件下降解甲基橙以考察催化剂的光催化活性。结果表明,TiO_2-Ag光催化剂最佳制备条件为:银掺杂量n(Ag+)∶n(Ti~(4+))=0.003,离子液体用量3.0 m L,微波干燥功率210 W,微波干燥时间20 min,焙烧温度650℃,焙烧时间3 h,此条件下制备的TiO_2-Ag光催化剂在太阳光照射4 h下,紫外光照、微波辐射和紫外光照-微波辐射分别辐射55 min后,甲基橙降解率分别为98.70%、98.79%和99.05%。     

La3+掺杂TiO2光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了La^3＋／TiO2光催化剂,研究了该催化剂对亚甲基蓝的光催化降解效果。结果表明,La^3＋掺杂量（摩尔分数）2．8％、催化剂用量1．2g／L、体系pH值为11时,12mg／L亚甲基蓝溶液经2h光催化降解,其降解率可达99．1％。与纯TiO2相比,La^3＋/TiO2光催化剂显示出良好的光催化活性。     

可见光响应催化剂Sm2InNbO7的制备及其光催化性能研究

采用高温固相法制备了可见光响应的光催化剂Sm2InNbO7,并通过XRD和UV-vis DRS手段对其进行了表征。测试结果表明,Sm2InNbO7属于烧绿石型结构,能带宽度为2.75 eV。以亚甲基蓝的降解率为指标,考察了催化剂用量、溶液pH值、H2O2添加量对Sm2InNbO7的光催化性能的影响。结果表明,随溶液pH值的增加,亚甲基蓝的光催化降解率增大;添加H2O2使亚甲基蓝完全降解的时间缩短;当Sm2InNbO7的用量为0.1 g/50 mL、pH为11.5、H2O2添加量为0.5 mL时,可见光照射下1.5 h,即可将亚甲基蓝溶液完全降解。另外,也讨论了Sm2InNbO7的光催化性质与晶体结构及电子结构的关系。     

纳米磁载催化剂WO3/TiO2/SiO2/Fe3O4的制备及其光催化性能

以硫酸铁铵为原料,通过水解-还原法制备了磁基体Fe3O4,采用溶胶-凝胶法得到易于磁分离回收的纳米磁载光催化剂WO3/TiO2/SiO2/Fe3O4,利用TEM进行了表征.研究了焙烧温度、WO3掺杂量等因素对光催化剂催化活性的影响.在紫外灯照射下该催化剂对亚甲基蓝1 h的脱色率可达93%以上.     

二维共轭碳材料/TiO2复合光催化剂制备及表征

选用两种二维共轭碳材料石墨烯(GR)和石墨炔(GD),通过水热合成的方法原位生长制备TiO_2-GR和尿素分散的TiO_2-GR以及TiO_2-GD复合材料光催化剂,对3种复合材料催化剂的表面形貌和物相结构进行表征,并测试3种催化剂光催化剂性能。结果表明,石墨烯和石墨炔的加入,对TiO_2起到明显的分散作用,TiO_2颗粒与石墨烯和石墨炔紧密结合;尿素的加入使TiO_2-GR颗粒尺寸进一步减小,TiO_2分散度进一步提高。在模拟太阳光辐射下,一定时间内光催化剂光降解有机染料亚甲基蓝和甲基橙,结果表明,二维共轭碳材料石墨烯和石墨炔的加入使复合材料光催化剂TiO_2-GR和TiO_2-GD的光催化性能为纯TiO_2光催化剂的1. 67倍和1. 68倍,复合材料光催化剂表现出更优秀的催化性能。