提高二氧化钛可见光催化活性掺杂方法的研究进展

综述了近几年来国内外利用非金属掺杂、有机染料的表面敏化、金属离子的掺杂、金属氧化物掺杂复合以及贵金属表面沉积等方法来改善二氧化钛可见光活性方面所取得的进展。最后，在总结的基础上提出了自己的建议。     

纳米二氧化钛可见光催化活性的最新研究进展

文章综述了近年来研究二氧化钛可见光催化活性的最新进展。其中主要包括氧化物掺杂、金属离子掺杂、非金属掺杂、染料敏化、二氧化钛表面复合与衍生、半导体耦合等,同时探讨了各种不同掺杂改性的机理。最后,对提高二氧化钛的可见光催化活性的研究方向与前景进行了展望。     

掺杂与表面包覆对尖晶石型LiMn2O4电化学性能的影响

用固相法制备了Cr3 和F-同时掺杂的尖晶石型LiMn2O4正极材料,并对掺杂材料进行氧化铝表面包覆改性,用扫描电子显微镜和X射线衍射研究了材料的表面形貌和晶体结构,用充放电实验和交流阻抗技术测试了材料的电化学性能。结果表明:LiMn2O4在掺杂Cr3 和F-及表面包覆氧化铝后仍为尖晶石型结构,随掺杂和包覆量的增加,材料首次放电容量降低,但循环性能明显改善,其中未掺杂、掺杂量为0.10和表面包覆0.3%的氧化铝的材料室温首次放电容量分别为125.3 mA·h/g、117.5 mA·h/g和113.7 mA·h/g,循环25次后容量保持率分别为82.7%、91.5%和93.6%,而55℃下25次循环后放电容量及其保持率以表面包覆氧化铝的最佳,分别达到104.2 mA·h/g和92.1%。     

界面聚合法制备MABR中空纤维膜

利用界面聚合法制备了用于无泡曝气膜生物反应器(MABR)废水处理的聚苯胺 聚偏氟乙烯中空纤维复合膜,考察了普通聚合、掺杂和脱掺杂3种制备条件下得到的中空纤维膜的表面性能。测定了中空纤维膜的气体通量、膜丝表面亲水性,并观察了膜丝表面粗糙度的变化。结果表明,与初始聚偏氟乙烯中空纤维膜相比,复合中空纤维膜的表面亲水性得到显著改善,特别是掺杂后膜的接触角由原先的89°下降到73°;脱掺杂后复合中空纤维膜的气体通量大于掺杂改性膜,但是小于原膜丝;脱掺杂后复合中空纤维膜的表面粗糙度较初始膜有较大提高。挂膜试验中,脱掺杂后的复合中空纤维膜表现出了优异的生物挂膜性能,是一种具有潜在应用价值的MABR中空纤维膜。     

金属离子共掺杂TiO2薄膜的光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法在毛玻璃表面制备了均匀透明的过渡金属与稀土金属离子共掺杂纳米TiO2薄膜,并用甲基橙进行了该薄膜的光催化降解性能的实验研究。借助于X射线衍射、扫描电子显微镜及光电子能谱测定对共掺杂T iO2纳米薄膜进行了表征。结果表明,薄膜主要为锐钛矿相,膜表面无开裂现象,TiO2颗粒分布均匀,能谱图中有共掺杂离子的明显特征峰。混合掺杂比单元素离子掺杂催化效果好。     

锰铬体掺杂对氧化铝陶瓷绝缘子性能的影响

为改善氧化铝陶瓷绝缘子的沿面耐压能力开展体掺杂实验研究。以95％(质量分数,下同)氧化铝陶瓷瓷料为基料,选择Cr2O3和MnCO3作为添加剂制备掺杂样品,并对该陶瓷样品进行了性能参数测试及沿面耐压、体击穿、金属化等实验研究。结果表明：与目前常用的95％氧化铝陶瓷相比,锰铬掺杂氧化铝陶瓷具有更优越的表面性能。同一条件下,掺杂样品沿面耐压能力更强。采用新设计金属化配方及工艺,锰铬掺杂瓷样品金属化效果更佳。同时,体掺杂对氧化铝陶瓷体性能(体耐压水平、抗折强度等)没有十分明显的影响。进一步分析表明：锰铬掺杂降低了氧化铝陶瓷的表面电阻率和表面二次电子发射系数,从而使其具有更强的沿面绝缘能力。此外,在对陶瓷样品组成结构分析的基础上,就锰铬掺杂对氧化铝陶瓷的改性机理进行了探讨。     

氧化石墨烯掺杂对低碳钢表面硅烷涂层性能的影响

利用浸渍法在Q235低碳钢表面制备了氧化石墨烯(GO)掺杂的双?[3?(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)硅烷涂层.分别采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、电化学工作站和摩擦磨损试验机研究了氧化石墨烯掺杂对硅烷涂层的表面形貌、相结构、耐蚀性和耐磨性的影响.结果表明:氧化石墨烯掺杂后硅烷涂层表面更加致密,耐蚀性和耐磨性得到提高.     

TiO2光催化剂非金属掺杂的机理研究进展

根据国内外对TiO2光催化剂改性的研究状况,将TiO2光催化剂的改性研究分为金属离子掺杂、贵金属沉积、表面光敏化、复合半导体、非金属离子掺杂等方面。其中,非金属掺杂较其他方式的掺杂优势明显,但其机理研究不够深入。对TiO2光催化剂的各种非金属掺杂的机理研究进展进行了综述。     

Fe掺杂对纳米晶SnO_2粉体结构的影响(英文)

采用共沉淀法制备了一系列Fe掺杂含量由低到高的纳米晶SnO2粉体。采用X射线衍射、透射电镜、X射线光电子谱分析等测试手段对其进行了表征。结果表明:当Fe掺杂含量(摩尔分数)低于15%时,晶粒大小随掺杂含量的增加显著下降,从无掺杂的5.2nm到掺杂15%Fe的2.4nm,随后继续增加Fe掺杂含量对晶粒大小无影响。而当Fe掺杂量大于20%时,Fe在SnO2晶粒表面才出现较为明显的偏析。掺杂物对SnO2晶粒长大的阻碍作用主要归因于掺杂物与SnO2体相形成固溶体,产生的溶质拖曳和晶格畸变效应,掺杂物在晶粒表面偏析所起作用较小。     

钕掺杂二氧化钛/氰酸酯树脂复合材料的研究Ⅰ:复合粒子的合成及结构表征

制备了锐钛矿型掺杂二氧化钛(M粒子),将偶联剂SEA-171锚固接枝到M粒子表面后(M-1粒子),再以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)接枝改性M-1粒子(M-2粒子),并制备了M系列粒子/氰酸酯树脂(CE)基复合材料。利用表面分析、元素分析、红外光谱、热重分析、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等研究了多步接枝的机理以及粒子的结构。结果表明:SEA-171实现了在掺杂粒子表面的锚固。PMMA的接枝实现了无机粒子表面的有机化,提高了改性掺杂粒子在复合材料中的分散性,有利于提高复合材料的综合性能。     

提高纳米二氧化钛可见光光催化活性研究的进展

综述了近年来提高纳米TiO2可见光光催化活性的研究,主要包括:对纳米TiO2进行表面复合与衍生、金属离子掺杂、半导体偶合、非金属元素掺杂改性和染料敏化等技术,并分析了各种不同掺杂改性机理.最后,展望了提高纳米TiO2可见光光催化活性研究进展的前景.     

非金属掺杂的第二代二氧化钛光催化剂研究进展

寻求廉价、环境友好并具有可见光光催化活性的第二代光催化剂将是光催化发展进一步走向实用化的关键。氮掺杂的TIO2是新发现的具有可见光光催化活性的复合光催化剂,非金属掺杂可以使复合物的复合禁带宽度小于TIO2的禁带宽度,从而使TIO2的吸收边向可见光移动。对TIO2的氮、碳、硫、卤素掺杂国内外研究现状进行了系统评述,分析了提高TIO2可见光活性的原因,指出非金属元素特别是氮元素的阴离子掺杂是在不降低紫外光催化活性的基础上实现可见光响应的较好方法。     

可见光响应Pt掺杂纳米TiO2的光催化氧化NOx性能

采用溶胶-凝胶法制备不同Pt掺杂比例的Pt-TiO2光催化剂。通过XRD、XPS、UV-vis表征光催化剂结构,在紫外光及可见光下考察其对NOx的光催化氧化活性。结果表明,所制备的Pt-TiO2均为锐钛矿相,对NOx有明显的可见光降解效果,并且以Pt/Ti比为0.4%时,其光催化活性最高。与P25及TiO2相比,Pt-TiO2在紫外光及可见光下的光催化活性均有较大提高,其NO转化率明显提高,NO2选择性生成率明显降低,归因于Pt的掺杂引入了杂质能级并促进了催化剂的光生电子-空穴对的分离。     

TiCl4为原料掺碳二氧化钛的可见光催化活性

为拓展二氧化钛对可见光的响应,采用水解法和其它步骤制备了碳掺杂二氧化钛粉末。用X射线衍射和紫外-可见光漫反射吸收光谱以及X射线光电子能谱对制备的样品进行了表征,对可见光照射下的光催化活性进行了测试,并考察了光催化的重复性。结果表明：碳掺杂致使二氧化钛在可见光区的光吸收增强,在降解甲基橙的实验中表现出良好的可见光催化活性。     

Ni/ZnO的制备及其光催化降解对硝基苯酚的研究

采用水热法制备掺杂金属Ni的ZnO光催化剂,并通过XRD、UV-Vis等表征手段对其物相、光学性能进行了表征.以对硝基苯酚溶液为研究对象,采用正交试验优化了 Ni/ZnO 制备条件,并考察了光催化反应时间、Ni/ZnO用量对光催化性能的影响.实验结果表明:掺杂金属Ni可使ZnO对可见光的吸收强度增大;在140 ℃水热反应16 h,Ni的掺杂比为5％时所制备的Ni/ZnO催化性能较好,可使对硝基苯酚降解率达92％以上.     

Enhanced visible‐light‐driven photocatalytic activities of LiInO2 by Mo6+‐doping strategy

A novel visible‐light‐driven photocatalyst of Mo‐doped LiInO₂ nanocomposite was successfully synthesized through a sol‐gel method. The effect of Mo‐doping concentrations on the microstructures and properties of LiInO₂ was characterized by X‐ray diffraction, scanning electron microscope, X‐ray photoelectron spectroscopy, photoluminescence, and ultraviolet‐visible absorption spectra. The photocatalytic properties of the as‐prepared samples were evaluated by the photocatalytic degradation of methylene blue (MB) dye under visible‐light irradiation. The results demonstrated that the photocatalytic activity of 6% Mo‐LiInO₂ reached to 98.6%, which was much higher than that of the undoped photocatalyst LiInO₂ (only 46.8%). The enhanced photocatalytic activity is ascribed to Mo‐doping strategy. The holes play an important role in the process of the photodegradation of MB. The superior photocatalytic activity of the as‐prepared Mo‐LiInO₂ nanocomposites suggests a potential application for organic dye degradation of wastewater remediation. This work provides a further understanding on tailoring the band structure of semiconductor photocatalyst for enhancing visible‐light absorption and promoting electron‐hole separation by Mo‐doping strategy.     

掺杂ZnO光催化剂研究进展

ZnO作为半导体光催化剂,具有无毒性、高效性和低成本等优点得到广泛研究。但是ZnO禁带宽度较宽,为3.37 eV,仅能吸收紫外光,而且光生电子和空穴较容易复合,在太阳光照射下,表现出较低的光催化活性,不能满足工业应用要求。对ZnO进行改性能够提高ZnO对可见光的利用率及光催化活性。其中,对ZnO进行掺杂能够有效改变光催化剂的比表面积、颗粒大小和光催化活性等性质,适当引入一些金属或非金属离子有可能使催化剂对光的吸收范围扩展到可见光区。金属掺杂能使ZnO形成更多的晶格缺陷,降低电子和空穴的复合几率;而非金属掺杂能够在ZnO晶格中引入氧空位以及引起ZnO晶格膨胀,使ZnO禁带变窄,进而能吸收可见光;同时,掺杂两种非金属有可能比掺杂单一非金属更能改善ZnO对可见光的吸收。结合金属掺杂与非金属掺杂的优点,金属与非金属共同掺杂到ZnO中,使ZnO的各种缺点得到全面改善。此外,利用金属氧化物对ZnO进行掺杂,可改变ZnO晶格结构以及表面电子状态,提高ZnO光催化活性。需加强对掺杂理论的研究,掺杂虽能使ZnO能够吸收可见光,但是对可见光吸收不强,对太阳能利用率不高,需要对ZnO改性方法进行更深入研究,同时,光催化要进一步在工业上进行应用,应加强对光催化降解多组分废水及真实废水进行研究,其稳定性、固载化及其回收利用方面也应该得到更多关注。     

Novel nitrogen-doped anatase TiO2 mesoporous bead photocatalysts for enhanced visible light response

This work reports the synthesis and characterization of a novel, high surface area N-doped anatase TiO₂ mesoporous bead as a photocatalyst for visible light photodegradation. The beads were prepared using a two-cycle microwave-assisted hydrothermal method using three different types of nitrogen dopants: diaminohexane, triethylamine, and urea. In the first cycle, TiO₂mesoporous beads with controlled structures were synthesized at 200 °C without further calcination. The obtained beads were then subjected to a second cycle of microwave -assisted hydrothermal process for nitrogen doping. The photocatalytic activity of the N-doped mesoporous TiO₂ beads was determined by measuring the decomposition of a methyl blue aqueous solution under UV and visible light. It was found that different precursors lead to different degrees of doping which enhances the light absorption primarily in the visible light region. We demonstrate that the photocatalytic activity or photodegradation is enhanced in the visible light region.