氮掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

应用溶胶-凝胶法,以尿素和钛酸丁酯为原料制备前躯体,前躯体在500℃、焙烧3 h条件下制备不同浓度掺杂氮的TiO2纳米粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、紫外可见光谱(UV-Vis)等分析手段对样品的物相、形貌、成分和吸光性能进行表征,并且以亚甲基蓝溶液为模拟污染物在阳光下进行光催化实验。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,颗粒粒径小于300 nm,有一定程度的团聚,样品中含有质量分数分别为0、2.99%、6.23%、11.38%的氮元素,氮掺杂样品的光谱吸收边缘红移至400~470 nm。光催化实验表明:氮掺杂可以大大改善TiO2在可见光波段的光催化性能。     

掺Ag复合改性的纳米TiO_2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了掺Ag复合改性的纳米TiO2复合材料,以提高纳米TiO2在日光下的催化活性。采用差热-热重分析法、X射线衍射、透射电子显微镜、分光光度计等测试技术分析和研究了Ag-TiO2复合材料的微观结构、组织和性能,并探讨了影响Ag-TiO2复合材料光催化性能的各种因素。研究结果表明,利用溶胶-凝胶法可以获得纳米级二氧化钛,单晶尺寸10～30nm。Ag的掺杂会降低锐钛矿相向金红石相的转变温度,掺杂最佳值为Ag/Ti(摩尔比)=0.03;在550℃下热处理1h的Ag-TiO2的光催化性能最高,日光下光照3h对甲基橙的分解率可达97%。     

气相溶胶-凝胶法制备TiO_2-硅藻土复合光催化材料

以硅藻土和钛酸四丁酯(TBOT)为原料,氨气气氛中,利用TBOT在硅藻土表面及内部的原位水解-缩合反应制备TiO_2-硅藻土复合光催化材料;采用SEM、XRD、EDS、紫外分光光度计等对该复合材料的表面形貌、晶型、催化性能等进行表征;使用该复合材料对甲基橙进行催化降解。结果表明:TBOT在硅藻土表面及内部生成纳米TiO_2微粒,具有硅藻土的孔道结构和纳米TiO_2微球2级结构,具有光催化性能。     

La掺杂TiO_2/石英砂的制备及其光催化性能

采用超声强化溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为前驱体,选取石英砂作为载体,制备了La掺杂TiO2/石英砂复合光催化材料,通过XRD、DSC-TG和SEM等测试手段对复合材料的结构和理化性质进行了表征分析,并选取TNT废液作为目标污染物,考察复合了光催化材料的光催化性能。结果表明,在紫外光照射下,适量的镧掺杂能够提高TiO2/石英砂的光催化活性,当镧掺杂量为1.5%(摩尔分数),焙烧温度为400℃时,复合材料的光催化性能最佳。     

离子液体对可磁分离TiO2光催化材料结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法分别在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[BMim]BF₄、1-丁基-吡啶四氟硼酸盐[BPy]BF₄和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐[BMim]Ac的辅助下制备可磁分离TiO₂/CoFe₂O₄(TCF)光催化材料, 采用X射线衍射分析(XRD)、N₂吸附-脱附分析(BET)和透射电子显微镜(TEM)研究了离子液体结构对可磁分离TiO₂的结构和性能的影响。结果显示: 200 ℃焙烧后样品[BMim]BF₄-TCF和[BPy]BF₄-TCF有锐钛矿相TiO₂ 生成, 而样品[BMim]Ac-TCF和TCF只有经400 ℃焙烧才出现锐钛矿相的衍射峰。当焙烧温度为800 ℃时, 样品[BMim]BF₄-TCF主要以锐钛矿相TiO₂存在(相对含量为92.6%), 说明离子液体中含有[BF₄^-]基团能降低锐钛矿相的晶化温度和能提高锐钛矿相高温稳定性。400 ℃焙烧后[BMim]BF₄-TCF和[BPy]BF₄-TCF的比表面积分别为125.7和120.3 m²/g, 高于[BMim]Ac-TCF(77.8 m²/g)和不加离子液体所制备样品TCF(63.7 m²/g)。说明阴离子BF₄^-有利于形成较大比表面积的TiO₂。在模拟太阳光照射120 min后, 经400 ℃焙烧后的样品[BMim]BF₄-TCF、[BPy]BF₄-TCF、[BMim]Ac- TCF对亚甲基蓝的降解速率分别为96%、87%、64%。     

TiO_2-聚吡咯复合材料的制备及光催化性能

采用原位氧化聚合法制备TiO2-聚吡咯复合材料,研究吡咯与TiO2配比对TiO2-聚吡咯复合材料在紫外光和太阳光下光催化降解甲基橙的影响,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见光谱仪对样品进行表征。结果表明,TiO2-聚吡咯复合材料与纯聚吡咯相比,聚吡咯本征态特征峰和C─N伸缩振动峰峰值都向高波数偏移,TiO2和聚吡咯的复合并不是单纯的物理复合,而是产生了化学作用力;通过改变吡咯的添加量,可以控制聚吡咯在TiO2粉体表面的包覆量,聚吡咯的包覆对TiO2的晶型没有影响;聚吡咯对TiO2的包覆可降低TiO2的禁带宽度至2.90 eV,使TiO2-聚吡咯复合材料可吸收的波长范围拓宽到可见光区,提高复合材料在可见光下的光催化能力;适量的聚吡咯包覆可以提高TiO2-聚吡咯复合材料的光催化活性,以紫外灯作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.06时,复合材料的电子-空穴对分离效果最好;以太阳光作为光源催化降解甲基橙,当吡咯包覆质量分数为0.04时,复合材料的光谱拓展效果最好。     

Cu、N共掺杂纳米TiO_2制备及光催化活性研究

通过溶胶-凝胶法制备了纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2,并利用XRD、XPS和UV-Vis漫反射光谱等技术进行分析,以二甲酚橙为目标降解物对光催化活性等进行了研究。结果表明,纯TiO_2、掺杂Cu、掺杂N以及Cu和N共掺杂的纳米TiO_2均为锐钛矿晶型,掺杂使得晶粒尺寸变小,吸收阈值红移,使其可见光吸收率比未掺杂的纳米TiO_2有了很大提高,最终导致其光催化降解二甲酚橙的活性得到显著增强。     

La掺杂TiO2/改性石英砂复合光催化材料的 制备及其光催化性能

采用超声强化溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为前驱体,选取石英砂作为载体,对载体石英砂进行涂FeCl_3改性,制备了系列La-TiO_2/改性石英砂复合光催化材料,通过XRD、DSC-TG和SEM等测试手段对复合材料的结构和理化性质进行了表征分析,并选取TNT废液作为目标污染物,考察复合了光催化材料的光催化性能。结果表明,在紫外光照射下,镧掺杂量为1.5%(摩尔分数),载体石英砂经FeCl_3溶液浸渍负载5次后,比表面积增大近10倍;焙烧温度400℃时,1.5%La-TiO_2/改性石英砂的吸附性能明显优于TiO_2/石英砂,吸附30 min后,提高了4.5%。     

La、Fe共掺杂TiO_2/活性炭纤维的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法,以硝酸镧和钛酸丁酯为原料,选取活性炭纤维作为载体,制备了La、Fe共掺杂TiO2/ACF复合材料,通过紫外灯照射,对甲醛气体进行光催化降解,考察材料的光催化活性。结果表明,适宜的La、Fe掺杂量能够提高TiO2/活性炭纤维的光催化活性。当La的掺杂量为0.5%(摩尔分数),Fe的掺杂量为0.5%(摩尔分数),焙烧温度为350℃时,La、Fe共掺杂TiO2/ACF光催化性能最佳,反应2h甲醛降解率达到98.9%。     

光热增强光催化性能二氧化钛(B)/玻纤布复合研究

以玻璃纤维布为基底, 以TiH₂为原料, 通过简易的化学合成及溶胶-凝胶法制备了光热增强光催化性能的二氧化钛(B)/玻璃纤维布复合材料(B-T/GFC)。通过XRD、SEM和TEM检测合成材料的成分、结构和形貌, 采用分光光度计、光学接触角测量仪、太阳光模拟器对材料的性能进行了系统研究。结果表明: 该复合材料表面形成了锐钛矿晶型的黑色TiO₂薄膜, 且晶体中存在厚度约为1 nm的无序层。同时该复合材料在250~2000 nm波长范围内具有较强的光吸收能力, 且具有强疏水性; 在 1 个太阳光强度下(1 kW/m ²), 相对于玻璃纤维布具有更强的光热能力; 其光催化降解切削废液中有机污染物(COD)的能力优于黑色TiO₂(B-T)和P25, 光照2 h的降解率约为P25的2.3倍。由此可见, B-T/GFC复合材料具有优异的光热增强光催化性能, 具有广阔的应用前景。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO2,以甲基橙为模型污染物,考察了影响TiO2光催化活性的主要因素,并采用SEM和XRD等方法对样品进行了表征.结果表明:在450℃下煅烧2h后,可以制得具有较高光催化活性的TiO2粉末.当甲基橙溶液中TiO2的质量浓度为1.0g/L时,光催化效果最佳;TiO2粉末主要具有锐钛矿型晶体结构.     

纳米TiO2稀土元素掺杂改性光催化还原CO2制甲醇研究

讨论采用改良的溶胶-凝胶法，以钛酸丁酯为前驱体，以冰醋酸为鳌合剂，通过水解缩聚作用制备纳米TiO2，掺杂稀土金属进行改性，进行CO2光催化还原制甲醇研究；利用X射线衍射（XRD）、高分辨透射电镜（HRTEM）、BET比表面积、光致发光光谱（PL）技术来分析制得的光催化材料结构、吸光性能、化学吸附等特性，期待能弄清楚纳米TiO2结构与催化效果之间的关系，从而确定主导CO2光催化还原反应效率的因素。     

Ag-TiO_2/CNTs的复合及光催化性能

以钛酸四丁酯、硝酸银、碳纳米管为原料,通过溶胶-凝胶法制备了系列不同碳纳米管含量和热处理温度下的掺银TiO2颗粒/碳纳米管(Ag-TiO2/CNT)的复合催化剂,以甲基橙为目标降解物考察复合物的光催化活性。利用X-射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和电子探针能谱仪(EDS)对所制的Ag-TiO2/CNTs复合材料进行了表征。结果表明:掺银TiO2颗粒在碳纳米管上均匀分布,所制复合材料具有较高的光催化性能。不同的热处理温度决定着催化效率的高低,在实验条件下,当热处理温度为600℃时,复合物的光催化活性较高。随碳纳米管含量的增加,催化活性逐渐增大,当碳纳米管的负载量在3.5%(碳纳米管/TiO2,重量百分比)时,催化活性达到最大值,超过该比例时,催化活性反而呈下降趋势。在600℃、碳纳米管负载量3.5%时,复合物光催化活性最高,降解率达90%以上。     

玻璃基TiO_2-Fe_2O_3-CeO_2复合纳米薄膜的光催化性能研究

在溶胶-凝胶法制备的TiO2胶膜表面涂覆金属离子,通过焙烧制备TiO2-Fe2O3-CeO2复合纳米薄膜。以甲基橙为目标降解物,讨论过渡金属离子Fe3+和稀土金属离子Ce3+的掺杂对TiO2薄膜光催化活性的影响。采用SEM、XRD、EDS等表征手段对复合氧化物薄膜进行表征。结果表明:所制备的薄膜具有纳米结构;Fe3+、Ce3+单掺和Fe3+/Ce3+共掺均可提高TiO2薄膜的光催化性能,但相同条件下共掺离子的光催化活性更高。     

TiO2薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶－凝胶法在玻璃衬底上制备了均匀透明牢固的TiO2光催化薄膜,利用XRD、SEM分光光度计及椭圆偏光测厚仪对薄膜进行了分析。利用光催化降解乙醛气体实验研究了TiO2薄膜的光催化活性。结果表明膜的特性及孔隙度同水解条件密切相关。孔隙度及薄膜厚度对催化活性有大的影响。     

氮掺杂二氧化钛纳米粉体的制备及光催化性能的研究

以钛酸正四丁酯为钛源、盐酸胍为氮源,用溶胶-凝胶法制备出了氮掺杂的TiO2纳米粉体,采用XRD、TEM、BET和UV-Vis对所制备的粉体进行了物相、形貌和结构表征,并分别在紫外光和可见光下进行了样品对甲基橙的光催化降解实验。结果表明,用该方法制备的N掺杂二氧化钛纳米粉体具有较单一的晶粒尺寸分布,分散性好,团聚少;掺杂样品在紫外光下对甲基橙的降解率比不掺杂样品有大幅度提高,并且在可见光下也具有较高的活性。     

TiO_2和活性炭纤维复合物光催化降解亚甲基蓝

以粘胶基活性炭纤维(VACF)为基体,钛酸丁酯为前驱体,通过溶胶-凝胶浸渍涂覆法将二氧化钛(TiO2)负载于粘胶基活性炭纤维上,制备活性炭纤维负载的TiO2光催化复合物,通过控制活性炭纤维在溶胶中的浸泡时间,制得不同TiO2负载量的复合物。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了制备材料的形态结构,以质量浓度为20mg/L的亚甲基蓝溶液为目标降解物,测试了材料在紫外线光照下的催化性能。结果表明:紫外光直接照射对亚甲基蓝基本无降解作用,对活性炭纤维原样有一定作用;随着TiO2负载量的增加,复合物的吸附性能得到提高,对亚甲基蓝的降解作用也得到增强。     

镧、铁共掺杂TiO2/石英砂复合光催化材料的制备及性能研究?

采用超声强化溶胶-凝胶法,以无水乙醇和钛酸丁酯为前驱体,选取石英砂作为载体,制备了 La、Fe共掺杂TiO2/石英砂复合光催化材料.通过XRD、UV-Vis和SEM等测试手段对复合材料的微观结构和理化性质进行了表征分析,并选取 TNT 废液作为目标污染物,考察复合了光催化材料的光催化性能.结果表明,在紫外光照射下,适量的La、Fe共掺杂能够提高 TiO2/石英砂的光催化活性.当 La 掺杂量为1．0％(摩尔分数),Fe 掺杂量为0．25％(摩尔分数),焙烧温度为450℃时,复合材料的光催化性能最佳.     

Au/TiO_2复合纤维的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纤维和Au/TiO2复合纤维,利用XRD、SEM、TEM等手段对纤维样品的结晶性能及其表面形貌进行了表征,并以光催化降解甲基橙为模型反应考察了样品的光催化活性。结果表明,热处理后的TiO2呈锐钛矿结构,Au的颗粒尺寸范围为7～15nm,纤维直径范围为5～20μm,长度为5～50cm。Au的掺入可以显著地提高TiO2的光催化活性,且其光催化活性随着Au掺入量的增加而变大。     

离子液体助介孔TiO_2/CoFe_2O_4磁性复合光催化材料的制备及性能

采用离子液体辅助溶胶-凝胶法制备了可磁分离光催化材料IL-TiO2/CoFe2O4。采用VSM、XRD、BET、TEM表征样品的磁性能、结构和形貌。以亚甲基蓝为模拟污染物,在模拟太阳光下考察样品光催化性能。研究结果表明,样品IL-TiO2/CoFe2O4在350℃焙烧后具有介孔结构,比表面积达125.7m2/g,远高于相同条件下无离子液体辅助制备样品TiO2/CoFe2O4(46.1m2/g)的比表面积。在350℃焙烧温度下IL-TiO2/CoFe2O4光催化活性优于其它样品的光催化活性,是相同焙烧温度下TiO2/CoFe2O4光催化活性的6倍。IL-TiO2/CoFe2O4磁饱和强度为2.19×10-2 T,可在外磁场作用下实现催化材料的回收,循环使用3次仍能保持良好的催化活性。