TiO_2/硅藻土复合光催化材料的制备与光催化性能研究

以纳米二氧化钛和硅藻土为原材料,采用机械力活化法制备了TiO2/硅藻土复合光催化材料。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料进行了表征,并用甲基橙溶液的光催化降解率对复合材料的光催化性能进行了评价。结果表明,复合光催化剂的光催化降解率随TiO2负载量的增大而增大,20%硅藻土-80%TiO2的TiO2/硅藻土复合光催化材料样品在光照60min后对甲基橙的降解率达90%,与纯纳米TiO2的效果基本相同。     

二氧化钛/海泡石复合材料制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备负载型二氧化钛/海泡石光催化材料,并得到二氧化钛/海泡石的配比、反应时间、熔融灼烧温度等最佳制备条件。采用XRD和SEM等手段,对该材料进行了表征,证实TiO2呈高度分散状态,并已渗入海泡石表面及孔内。在模拟染料废水处理中,对复合材料的光催化降解性能进行了研究。结果发现,复合材料具有很高的光催化效率,对染料士林大红的降解率达87%。     

蒙脱土负载TiO_2光催化降解苯酚性能研究

采用溶胶-凝胶法制备TiO_2/MMT光催化复合材料,考察TiO_2负载量、焙烧温度和时间、p H值、苯酚溶液初始质量浓度、MMT添加量对光催化降解苯酚活性的影响。结果表明,TiO_2负载量为60%,焙烧温度为500℃,焙烧时间为4 h,制备的TiO_2/MMT对苯酚降解活性最佳,在p H值为6,溶液初始质量浓度为10 mg/L,光催化剂用量为2 g/L条件下,对苯酚溶液光催化降解150 min降解率为86.1%。采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜对复合材料进行表征。结果表明,TiO_2与MMT复合后均为锐钛矿相,粒径减小,60%TiO_2/MMT复合材料对苯酚的光催化降解活性优于纯TiO_2,降解过程遵循准一级动力学方程。     

煤矸石烧结滤料TiO2改性及其光催化特性

对以煤矸石为主要原料制备的球形水处理滤料采用液相沉积法进行表面纳米TiO_2改性。对热处理后的TiO_2薄膜表面形貌、矿物相、晶粒结构、元素成分等特性进行了分析,并考察了比表面积和空隙率两项理化性能指标。结果表明,常温下制得的TiO_2薄膜表面均匀,感光性强,纳米TiO_2平均粒径30～50 nm,经表面纳米TiO_2改性后的煤矸石烧结滤料,其比表面积由改性前的4．0 m~2/g提高到8．1 m~2/g,表现出良好的光催化活性。以有机酚和细菌为处理对象,其对微污染水中有机酚的去除率可达到98%、细菌灭除率可达到75%。曝气、pH值、流量是影响纳米TiO_2薄膜光催化性能的主要影响因子。     

磁性负载改良型纳米TiO2的制备及其光催化性能

采用自蔓延燃烧法、溶胶-凝胶、粉末-溶胶和共沉淀相结合的方法制备具有磁性的改良型纳米TiO2光催化剂,并用X射线衍射、SEM扫描电镜等方法进行表征.通过对甲基橙的光降解分析,对其光催化性能进行评价.结果表明,以ZnFe2O4和NiFe2O4为主晶相的磁性载体作为前驱体,以硅溶胶作为第一过渡层,增加以TiCl3共沉淀法制备的低浓度TiO2层作为第二隔离层.并采用粉末-溶胶法改良其表面层,制得的催化剂的光催化性能达到90%.     

非金属矿物用作催化剂载体光降解污水中的有机物

以硅藻土，凹凸棒土和沸石3种非金属矿物为载体，采用溶胶浸渍法制备了负载型光催化材料，通过研究TiO2与载体之间的配比，焙浇温度等的影响，获得了最佳制备条件。采用XRD，SEM对催化剂进行表征，证实TiO2在硅藻土表面和和孔道内呈高度分散状态。吸附实验表明，非金属矿物能富集污水中的有机物，增大有机物分子与TiO2粒子表面产生的羟基自由基的碰撞频率，从而提高有机物的光降解效率，其中TiO2/硅藻土的光催化活性最高，对氯仿的降解率达67.2%，明显优于纯的TiO2和TiO2/活性炭催化剂。     

LaB6@SiO2/Ag纳米材料的制备及光催化性能

通过Stöber法制备了LaB₆@SiO₂核壳型纳米粒子, 然后再在其表面原位生成银纳米粒子, 从而制备LaB₆@SiO₂/Ag复合纳米材料。采用XRD、TEM、BET等对制备的材料进行了结构表征。最后, 测试了材料对甲基橙的光催化分解性能, 并探讨了不同银负载量对光催化性能的影响。结果表明, 银负载量为10%的LaB₆@SiO₂/Ag复合纳米粒子性能最好, 其甲基橙吸附量为14%, 甲基橙光催化分解率为100%。     

V~(5+)掺杂TiO_2纳米粉体制备及光催化性能

以钛酸四丁酯为原料,利用溶胶凝胶法制备V~(5+)掺杂TiO_2纳米粉体,采用正交实验考察掺杂量、浓硝酸量、冰醋酸量、煅烧温度等因素对其制备的影响,确定制备工艺最佳条件.通过XRD、TEM对掺杂纳米TiO_2粉体进行表征.最佳工艺条件为:掺V~(5+)量1%,冰醋酸0.8mL,浓硝酸0.1mL,煅烧温度400℃.此工艺条件下制备的颗粒粒径为12.75nm.V~(5+)掺杂制备的TiO_2纳米粉体具有较高的光催化活性,以甲基橙为降解物,最高降解率为73.43%.     

Zn-TiO2/高岭土复合光催化材料的制备及性能研究

以高岭土、钛酸四丁酯和硝酸锌为原料,采用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂纳米TiO2/高岭土复合光催化材料(ZTK),通过X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪和激光粒度分析仪对样品结构进行表征,以可见光催化降解亚甲基蓝(MB)为探针反应,研究了Zn掺杂量、高岭土复合比和焙烧温度条件对样品光催化性能的影响.结果表明,高岭土的多片层结...     

Pt(Ⅳ)掺杂TiO2光电催化降解酸性红B及机理研究

采用溶胶凝胶法制备了掺杂Pt(Ⅳ)的TiO_2薄膜电极,以此电极为工作电极,建立了光电催化体系.在外加电极电位+0.1V、溶液pH=4.0、紫外光照60min的条件下,可使酸性红B(ARB)的降解率达到98%,COD去除率达到94%.采用平面波赝势(PWPP)方法计算密度泛函(DFT)总能量,模拟计算Pt(Ⅳ)掺杂对TiO_2光催化活性的影响.结果表明,Pt(Ⅳ)掺杂锐钛矿TiO_2晶体后禁带(Eg)变小,TiO_2的费米能级降低,使电子-空穴在表面的复合几率降低,增强了光催化的活性.     

BiOCl/TiO2/蒙脱石复合材料对模拟刚果红废水的光催化降解研究

为了解决TiO₂易团聚、带隙宽的问题,提高其对刚果红（CR）的光催化降解率,采用水解法和溶胶-凝胶法制备出BiOCl/TiO₂/蒙脱石复合材料（BCTM）,以刚果红染料为目标降解物,进行了光催化试验,研究了溶胶pH、蒙脱石悬浮液质量浓度、焙烧温度、焙烧时间和Bi/Ti摩尔比对复合材料光催化活性的影响,并利用X射线衍射仪（XRD）和紫外可见漫反射仪（UV-Vis DRS）对其进行了表征。结果表明,在溶胶pH为4、蒙脱石悬浮液质量浓度为1%、焙烧温度为600℃、焙烧时间为2 h、Bi/Ti摩尔比为20%的条件下,制备的BiOCl/TiO₂/蒙脱石复合材料具有较高的光催化活性,刚果红的去除率达到了94.04%。复合材料TiO₂以锐钛矿晶相形式存在。添加蒙脱石和BiOCl都会抑制TiO₂晶体的生长。BiOCl/TiO₂之间形成异质结使得禁带宽度从2.89 eV降低至2.61 eV,增强了复合材料对光的吸收能力。      

蛋白石页岩表面处理对负载TiO_2结构与性能的影响

以蛋白石页岩为载体,钛酸四丁酯为钛源,采用溶胶凝胶法制备了TiO_2/蛋白石页岩光催化复合材料。采用TG-DTA、XRD、FT-IR等测试手段对其进行了表征分析,以甲基橙为目标降解物对其光催化活性进了研究。结果表明:经过酸处理的蛋白石页岩有利于提高其负载的TiO_2的热稳定性,其中经过H_2SO_4处理的蛋白石页岩对其负载的TiO_2晶型转变的抑制作用更明显;负载的TiO_2与蛋白石页岩没有发生化学键合,只是以物理包裹的形式相结合;不同处理方式的蛋白石页岩在负载TiO_2后,其晶粒尺寸有明显的差别。本试验中,经过H_3PO_4处理的样品的光催化性能最好,在紫外光照射下,加入量为0.01 g时,光催化150 min后对浓度为20 mg/L的甲基橙溶液的去除率达90%;在可见光照射下,光催化8 h后对浓度为20 mg/L的甲基橙溶液的去除率可达84.6%,溶液pH值增大,光催化活性增高,无机阴离子的加入有利于光催化反应速率的提高,但是过多的阴离子反而会对光催化反应速率产生抑制作用。     

凹凸棒土/TiO_2复合材料的制备及催化动力学研究

以钛酸四丁酯为钛源,有机改性凹凸棒土为载体,采用溶胶-凝胶法制备了凹凸棒土/TiO_2复合材料。扫描电镜、XRD显示,该材料孔径均一,TiO_2很好的负载到凹凸棒土表面。在7 W紫外灯照射下,复合材料对亚甲基蓝的去除率达95%,催化一级动力学反应速率常数K为0.666mg·L~(-1)·h~(-1),半衰期t_(1/2)为1.04 h。     

溶胶-凝胶法制备Ag/TiO2纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究

为提升TiO₂在陶瓷表面的光催化性能和抗菌性能,以钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸银为原料,乙酰丙酮和硝酸作为催化抑制剂,采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO₂溶胶和Ag/TiO₂溶胶。以普通陶瓷片为载体,采用浸渍-提拉法制备TiO₂薄膜。以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化降解实验,并探讨在不同热处理温度下对Ag/TiO₂薄膜光催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对样品进行表征。实验结果表明：在紫外灯照射下,TiO₂薄膜和Ag/TiO₂薄膜对有机物都具有降解能力,而Ag/TiO₂的光催化活性更明显,在光照8 h后其光催化降解率达到了70%,热处理最佳温度为500℃;Ag/TiO₂薄膜具有良好的亲水性,并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用。Ag/TiO₂薄膜有望应用到陶瓷用品上,可有效减少材料表面的有机污染物...     

黑电气石/TiO2/稀土离子(Nd3+,Gd3+)复合材料的制备及物相行为研究

为提高TiO2光催化性能,以黑电气石、钛酸四丁酯和稀土氧化物(Nd2O3、Gd2O3为原料,采用溶胶-凝胶法制备黑电气石/TiO2/稀土离子(Nd3+,Gd3+)复合材料,借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对该复合材料进行了物相分析和微观结构分析.结果表明,500℃煅烧后生成的TiO2属锐钛矿相,TiO2粒径均在纳米尺度,且成功包覆于黑电气石表面,说明制备工艺及反应条件控制合理.     

ATP/ZnO纳米复合材料光催化降解直接耐酸枣红的动力学研究

以纳米凹凸棒石为载体,利用化学沉淀法制备了ATP/ZnO纳米复合材料,通过TEM、BET比表面分析对纳米复合材料进行了表征。研究了复合材料对直接耐酸枣红的光催化降解性能。结果表明:当ATP/ZnO纳米复合材料用量为1.0g/L、直接耐酸枣红溶液初始浓度为0.01g/L、pH值为3时,光催化反应4h后,直接耐酸枣红的降解率达到93.34%,其光催化降解反应可用一级反应动力学方程进行描述。     

TiO_2/偏高岭土复合粉制备及其光催化性能研究

以偏高岭土、Ti(SO_4)_2和尿素为原料,采用均匀沉淀法制备了TiO_2/偏高岭土复合粉,利用XRD和SEM对TiO_2/偏高岭土复合粉的结构及表面形貌进行了表征,并以模拟太阳光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:TiO_2成功负载于偏高岭土表面,偏高岭土中的Fe~(3+)掺杂使其光学吸收边发生红移。500℃煅烧的复合粉光催化性能最好,模拟太阳光光照4 h降解率达到93.39%;Ti(SO_4)_2浓度为0.3 mol/L和0.5 mol/L时所得复合粉光催化效果较好。     

介孔TiO_2纳米光催化材料的水热合成及表征

以钛酸丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用水热合成法制备介孔TiO_2纳米光催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、比表面积孔径分析仪、紫外-可见分光光度计分析等方法对材料进行表征和测试。重点研究模版剂用量对所制TiO_2纳米光催化剂结构和光催化性能的影响。结果表明,纳米TiO_2光催化剂具有单一的锐钛矿相结构,晶粒尺寸小于12.8 nm;当模板剂用量(n_(CTAB)/n_(Ti))为0.5%时,催化剂的介孔孔径尺寸为5~16 nm,比表面积为162.8 m~2/g,孔容体积为0.38 cm~3/g,对光的吸收波长为460 nm,吸附能力强、光催化活性高。     

炭纤维涂敷TiO2增强羟基磷灰石复合材料的微观结构研究

采用金相显微技术、扫描电镜和X射线衍射分析技术对炭纤维增强羟基磷灰石复合材料进行微观结构分析。用溶胶一凝胶法在炭纤维表面涂敷纳米级的TiO2涂层,并采用热压法制备炭纤维增强羟基磷灰石复合材料。结果表明,涂层后炭纤维增强羟基磷灰石中的炭纤维表面和周围羟基磷灰石以及炭纤维之间有纳米级TiO2纤维呈网状分布。炭纤维断裂后,涂敷在炭纤维表面的纳米级TiO2涂层中的许多纳米级纤维与炭纤维表面分离,留下一定长度的纳米级TiO2纤维,表明通过溶胶一凝胶法制备的TiO2涂层与炭纤维表面结合良好。     

石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用

以黑龙江鸡西柳毛鳞片石墨为原料制备石墨烯,重点探讨了氧化剂配比、氧化时间对氧化石墨结构的影响,表征了氧化石墨、氧化石墨烯与石墨烯的晶体结构与形貌特征。并将石墨烯与氧化锌纳米棒阵列(RGO/ZNRs)复合,研究了石墨烯浓度对石墨烯/氧化锌纳米棒阵列复合材料光催化降解性能的影响,分析了复合材料的光降解机制。结果表明:鸡西柳毛天然鳞片石墨成功制备成单层或少层还原氧化石墨烯片,厚度为1.1~1.3 nm。石墨烯的引入有效增强了RGO/ZNRs复合材料光催化降解性能。当石墨烯浓度为2mg/mL时,RGO/ZNRs复合材料中石墨烯的含量达到最优值,光催化性能最佳。