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。     

La掺杂改性TiO_2粉体的制备及其光催化性能研究

用溶胶-凝胶法制备了La掺杂改性TiO_2。通过X射线衍射、红外光谱和热重对制备的光催化剂进行了表征,用制备的催化剂对甲基橙模拟废水进行了光催化降解实验。结果表明:La成功掺入TiO_2中,La-TiO_2和TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型,在本实验条件下,La掺杂改性TiO_2对甲基橙的降解率明显高于纯TiO_2。     

La掺杂对TiO_2薄膜性能的影响

用溶胶-凝胶法制备TiO2以及La掺杂TiO2的前驱体凝胶,将其均匀旋涂不同层数制备出不同厚度的薄膜,研究了La掺杂对TiO2薄膜结晶性能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随之变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角. 能,表面形貌,光学特性和亲水性能的影响.结果表明:在500℃可以获得结晶性良好的锐钛矿相TiO2薄膜;随着La掺杂量的增加,薄膜中TiO2晶粒会变大,同时引起紫外可见光谱中吸收边的蓝移.掺La的TiO2薄膜经紫外照射后其接触角明显高于未掺杂样品,主要原因是到达表面的活性载流子相对减少.一方面,大的TiO2晶粒使得光生载流子到达光催化表面的路程变长,电子一空穴对的复合几率也随 变大;另一方面,未完全替代Ti的La可能成为光生电子一空穴对的复合中,因此,通过La的掺杂可以有效调节TiO2晶粒尺寸和光致接触角     

纳米TiO_2掺杂炭膜的制备及其CO_2分离性能

以钛酸丁酯为原料、聚乙二醇为稳定剂,采用溶胶—凝胶法制备含球形TiO2纳米粒子的溶胶,将其与碳前驱体聚糠醇均匀混合后涂敷于多孔Al2O3基体表面,最后经炭化处理制得TiO2-C/Al2O3复合膜。采用SEM、TEM、XRD、粒径分析等手段对样品进行表征,并测定炭膜对CO2、N2和CH4的渗透性能。结果表明,聚乙二醇能有效控制钛酸丁酯的水解,不仅有利于形成粒径小而均匀的球形纳米TiO2粒子,而且可促进TiO2粒子在聚糠醇中的均匀分散。TiO2粒子的掺杂明显提高了炭膜的CO2渗透率及渗透选择性。其中,CO2渗透率、CO2/N2选择性和CO2/CH4选择性分别可达7.0"10-8mol·m-2·s-1·Pa-1、34和64。TiO2的掺杂有利于产生更多渗透通道,但也会阻断炭材料本身的渗透通道,因此TiO2的掺杂量存在最佳范围。     

La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展

稀土掺杂对TiO_2改性可以拓宽光谱响应范围、提高量子效率及太阳能利用率,是提高TiO_2纳米材料光催化活性及可见光吸收能力的重要方法。综述了近年国内外有关La掺杂TiO_2纳米材料的制备及光催化性能研究进展,主要分析了La掺杂材料的制备方法、物相特征以及La与其他元素共掺杂等方面的研究现状,并进一步指出La掺杂TiO_2目前存在的问题以及未来的研究方向。     

La掺杂TiO_2电纺纳米纤维的制备及其光催化性能研究

利用静电纺丝法制备了不同煅烧温度和不同La掺杂量的La-TiO2复合纳米纤维。采用SEM和XRD等测试手段对纤维形貌和结构进行了表征。通过对亚甲基蓝MB的光催化降解实验,探讨了La的含量和煅烧温度对光催化性能的影响。结果表明:La-TiO2复合纳米纤维催化剂能有效提高催化效率,煅烧温度为600℃,1wt%La含量的La-TiO2复合纳米纤维,在紫外光范围内对有机物(MB)的降解率能够达到77.3%。     

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%。     

镧掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

将硫酸氧钛、硝酸镧、氢氧化钠作为原料,在醇水溶液体系中制得La-TiO_2纳米晶,通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱仪、物理吸附仪、紫外-可见-近红外分光光度计对样品的结构和形貌以及性能进行了表征。结果表明:制得的La-TiO_2为纯锐钛矿TiO_2,当掺杂比例为1%(摩尔比,La~+∶Ti~(4+)=1∶100)时La-TiO_2的比表面积为210m~2/g,具有介孔结构,反应时间3h,对甲基橙的降解率最大,降解率达到85.60%。     

Ce掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ce掺杂TiO2光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其结构进行了表征,研究了其在紫外光下对聚丙烯酰胺(PAM)的降粘性能,探讨了催化剂用量、光照时间、煅烧温度和煅烧时间等因素对PAM降粘效果的影响。实验结果表明:Ce掺杂TiO2提高了TiO2的光催化活性;当Ce:TiO2的摩尔比为3∶100、煅烧温度为500℃、煅烧时间为2h、催化剂加入量为2%(质量分数)时Ce掺杂TiO2催化剂的光催化降粘率可达99%以上。     

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。     

F掺杂TiO_2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为前驱体,氢氟酸(HF)为氟源,采用水热反应法制备了具有可见光活性的氟(F)掺杂二氧化钛(TiO_2)(TiO_2-F),研究了F掺杂对TiO_2光催化性能的影响。采用XRD、Raman spectra、N2-BET、TEM、XPS等手段对催化剂进行了表征。研究结果表明:适量HF的掺入可以明显提高TiO_2高能晶面的暴露比、结晶程度、粒径大小以及对甲基橙(MO)的降解效率,在MO浓度为15mg/L、pH为6.5,降解时间为2.5h,HF添加量为60%(体积浓度)制得的TiO_2-F用量为0.8g/L条件下,TiO_2-F对MO溶液的降解率最大达到62.4%,具有较好的光催化效果。     

N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

采用超声辅助溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,尿素为N源,硝酸镧为La源,制备了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD、UV-Vis、SEM-EDS和XPS对复合材料的结构和性能进行了表征。以2,4,6-三硝基甲苯作为目标污染物,考察了N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的光催化活性及再生利用性能。结果表明:N与La共掺杂并负载电气石后,两者协同作用使TiO_2晶粒更加细化,光吸收范围向可见光区拓展,N与La共掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料具有良好的光催化活性和再生利用性能,且在模拟可见光照射条件下对2,4,6-三硝基甲苯具有良好的去除效果。     

空心磁性微球负载La掺杂TiO_2的制备和光催化性能

以自制的粒径均一的分散P(St-AA)聚合物微球为模板,制备了P(St-AA)/Fe_2O_3纳米颗粒,热处理后获得纳米磁性空心微球;在用溶胶-凝胶法制备La掺杂TiO_2基础上,制备了以磁性空心微球为载体的空心磁性微球负载La掺杂TiO_2。紫外光催化实验结果表明,该产品降解亚甲基蓝的效率优于同等条件制备的La掺杂TiO_2。     

钴掺杂改性TiO_2的制备及其光催化性能研究

选用六水合硝酸钴((Co(NO3)2·6H2O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,利用水热法制备出钴掺杂改性的TiO_2光催化剂,并利用XRD、SEM、EDS等方法对样品进行表征,研究了Co/TiO_2催化剂的结构、形貌和组成及其对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,通过水热法制备的纯TiO_2及Co/TiO_2均为金红石相结构,掺杂Co2+并未改变TiO_2的晶体结构,Co/TiO_2为单分散相的球型,分布较均匀。Co/TiO_2对甲基橙的降解能力相比纯TiO_2有显著提高,当Co2+的掺杂量为1%(mol,摩尔百分含量)时,降解效果最好,最高降解率可达到97.4%。     

掺杂纳米TiO_2粉体的制备及其光电性能研究

利用Zn2+离子掺杂纳米二氧化钛,以提高其光电转化性能,通过溶胶-凝胶法制备了Zn2+离子掺杂的纳米二氧化钛粉体,采用X射线衍射、扫描电镜、紫外可见光谱和光诱导产生光电流法对掺杂二氧化钛的物相、形貌、光吸收性能和光电性能进行了表征。研究发现,Zn2+掺杂有利于锐钛矿的结晶,掺杂二氧化钛较纯二氧化钛的紫外吸收边红移了约10nm,当Zn2+掺杂量为Ti物质的量的1%时光电转化性能最佳。     

Cr掺杂纳米TiO_2的制备及其可见光催化性能

建立三个Cr掺杂TiO_2模型并计算了其电子结构。根据这些模型得到了相似的计算结果:掺杂Cr在TiO_2的禁带中引入带宽约为1.0 eV的中间能级,使其具有可见光响应特性。但是过多的Cr会成为光生电子-空穴对的复合中心,使掺杂TiO_2的光催化性能下降。在此基础上采用水热法制备了具有不同名义Cr掺杂浓度的纳米TiO_2粉体。结果表明,所制备的Cr掺杂纳米TiO_2均为锐钛矿型,比表面积为178-221 m~2/g,平均粒径为9 nm左右且粒径分布范围窄。Cr原子替代Ti原子进入了TiO_2晶格,不同名义Cr掺杂浓度样品均出现了对可见光的吸收。当原料中的Cr/Ti原子比为2%时Cr掺杂纳米TiO_2粉体具有最好的光催化性能,验证了理论计算结果。     

氟掺杂TiO_2的水热法制备及其光催化性能研究

采用水热法,以Ti(SO4)2为钛源,NaF为氟源制备了具有高催化活性的氟掺杂二氧化钛(F/Ti O2)光催化剂。用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)等手段对样品进行表征。结果表明,焙烧温度、氟投加量等都影响F/Ti O2光催化剂的光催化活性。80℃干燥、氟投加量为30%(与钛的物质的量比)时的F/Ti O2(F/Ti O2-30%-80)具有最佳的光催化活性,其平均粒径大小为5.9nm,比表面积为163.2 m2/g。该催化剂由锐钛矿相和无定型Ti O2的组成,其中锐钛矿含量为73.3%。苯酚降解实验表明:该催化剂的光催化活性远高于相同条件制备的未掺杂Ti O2。     

介孔TiO_2膜的制备及其吸附性能研究

以钛酸四异丙脂为原料,采用粒子型溶胶路线制备出稳定的TiO2溶胶,通过浸渍涂膜法,在孔径为100nm的管式Al2O3微滤膜支撑体上制备出介孔TiO2膜。研究了介孔TiO2膜的制备过程对其完整性及孔结构的影响,同时考察了非负载介孔TiO2膜对染料酸性橙7和亚甲基蓝的吸附性能。在溶胶中加入适量的PVA和HPC,控制浸涂时间,在450℃焙烧1h可获得完整的介孔TiO2膜,膜厚约0.5μm,孔径分布于3~10nm。介孔TiO2膜对酸性橙7及亚甲基蓝吸附量随pH值变化,调节pH值可减少吸附造成的膜污染。     

稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱体,海泡石为载体,制备稀土元素掺杂TiO_2/海泡石复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等手段对样品进行表征,分析了复合材料的形貌、结构、组成及其光催化降解甲醛的性能。结果表明:稀土元素掺杂可以提高TiO_2/海泡石复合材料的光吸收能力,提高其对甲醛的光催化降解能力,共掺杂0.05%Eu~(3+)和0.05%Gd~(3+)复合材料的光催化效果最好,可以达到93.9%。     

氮掺杂TiO_2纳米管阵列的制备及其光催化性能

以甲基橙的光催化降解效率为指标,采用超声浸滞法制备了N掺杂TiO2纳米管阵列(N-TNTs)。结果显示,将TiO2纳米管阵列(TNTs)浸入0.02mol·L-1尿素溶液中,超声浸泡6min,干燥后在400℃下煅烧2h可获得N-TNTs。SEM和XRD表征结果显示,TNTs与N-TNTs形貌相似,管径均约为125nm,且锐钛矿相和金红石相相混,在2θ为35°(100)处观察到TiN0.26的衍射峰。pH=1、光照时间为4h时,N-TNTs对甲基橙的降解率达93.9%。同时,甲基橙初始浓度越低,甲基橙降解率越高。且N-TNTs光催化降解甲基橙的反应过程为拟一级动力学过程。将N-TNTs应用于光催化降解制糖废水时发现,在强碱性环境中,N-TNTs对制糖废水的降解率最高,光照25h降解率达到87.71%。