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。     

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%。     

钒铁掺杂TiO_2微球的制备及其光催化性能研究

采用水热法在不使用模板剂的条件下合成了在水中分散良好、粒径为300～800nm、规则的锐钛矿型TiO2微球.用NH4VO3和FeC2O4按原子分数为0%、0.8%、1.6%、2.4%进行V5+、Fe3+掺杂;当TiO2质量浓度为0.134g/L、pH值为9时进行可见光降解20mg/L亚甲基蓝实验.结果表明,V掺杂的降解效果与P25粉接近,Fe掺杂有抑制光催化的效果,钒铁共掺杂则呈现出短期降解能力优于未掺杂微球,并且比P25粉沉淀得更彻底、更迅速.通过XRD、FTIR、SEM分析发现,TiO2微球是由粒径约为10nm的晶粒组成,V5+进入TiO2的晶格,Fe3+则以QFe2O3形式存在于微球中.     

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。     

硫掺杂TiO_2空心球制备及光催化性能研究

以聚苯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚(P(StHEA))微球为模板、钛酸四丁酯和硫脲为主要原料,制备了硫掺杂二氧化钛(S-TiO2)空心球,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X光电子能谱(XPS)表征产物的形貌、晶型以及硫元素的掺杂状态,并以甲醛溶液模拟废水,研究了S-TiO2空心球的紫外光催化性能。结果表明,煅烧去除了P(St-HEA)微球模板,成功得到TiO2空心球,硫元素掺杂对TiO2空心球的粒径和形貌影响不大。STiO2空心球锐钛矿型晶粒的尺寸缩小,晶型由纯的锐钛矿型转化为锐钛矿/金红石型混合晶型。硫脲引入的硫离子,以S4+状态取代TiO2晶粒中的Ti4+离子,形成Ti1-xSxO2固溶体。S-TiO2空心球光催化性能优于TiO2空心球,且空心球的光催化性能优于粉体P25。STiO2空心球在紫外光下照射2 h,降解甲醛的催化效率为60%。     

Ce掺杂的有序大孔TiO_2制备及其光催化性能研究

以硝酸铈和异丙醇钛为铈源和钛源,利用溶胶-凝胶和胶晶模板技术合成了一种新型Ce掺杂的有序大孔TiO_2光催化材料,并用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外-可见光谱、比表面积分析等手段对样品结构和形貌进行了表征。最后以甲基橙溶液为对象,在可见光条件下,考察了不同Ce掺杂量的大孔TiO_2材料的可见光催化性能。结果表明,Ce掺杂的大孔TiO_2材料在可见光条件下展现出良好的光催化性能和循环再生能力,当Ce/Ti摩尔比为0.3∶1时,光催化性能最佳,甲基橙降解率可达96%。     

Bi掺杂TiO_2/高岭土光催化剂的制备及其光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯为原料、高岭土为载体制备了铋掺杂TiO_2/高岭土(Bi-TiO_2/kaolin)复合光催化剂,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对Bi-TiO_2/kaolin复合光催化剂进行了表征,并利用其光催化降解结晶紫,考察了掺杂比、光照时间、pH值和催化剂用量等因素的影响。结果表明,在BiCl3与TiO_2的质量比为3∶10,光照时间为100min,催化剂用量为2.5g时,对结晶紫的去除率为91.4%。     

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%。     

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%。     

N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以钛酸丁酯为前驱体,尿素为N源,电气石为载体,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料。采用XRD,FT-IR,UV-Vis DRS,SEM,EDS等测试技术对复合材料的结构和性能进行表征。分别考察煅烧温度、掺N量、电气石添加量、催化体系等因素对复合材料光催化性能的影响。结果表明:在煅烧温度为500℃,N掺杂量为5%(摩尔分数),电气石添加量为10%(质量分数),催化剂用量为3g/L,500W紫外灯照射条件下,N掺杂纳米TiO_2/电气石复合材料光催化降解TNT(10mg/L)的效果最佳,且具有良好的再生利用性能。     

N、S共掺杂TiO_2催化剂的制备及其光催化性能

以硫脲作为N、S源,尿素作为水解调节剂,水热合成了N/S-TiO_2催化剂。采用XRD、SEM、XPS等手段对产品进行了表征。产品分散后,以质量浓度为0.02g·L~(-1)的甲基橙水溶液为模拟污染物,采用UV-vis光谱,多点BET分析及光催化实验研究了所得产品的光催化活性效果。实验结果表明:S以+6价形式进入TiO_2晶格取代Ti形成Ti-O-S键,N通过取代晶格中的O形成O-Ti-N键而改变了TiO_2能带结构。当煅烧温度为500℃时,水热合成出的产品结晶度较高,粒径较小,约17nm左右。光催化活性实验结果表明:当紫外灯照射时间达到1.5h时,N/S-TiO_2催化剂降解甲基橙溶液基本完成,脱色率达到96%以上。     

Cu~(2+)掺杂TiO_2的制备及光催化性能

以钛酸丁酯为原料,以硝酸铜为铜源,利用溶胶-凝胶法原位制备铜离子掺杂TiO_2。考察催化剂降解亚甲基蓝的光催化性能,利用X射线衍射、紫外-可见漫反射吸收光谱对其晶相结构与光响应性能进行表征。结果表明:焙烧温度为450℃,铜掺杂量为0.6%(摩尔分数)时,Cu~(2+)/TiO_2催化性能最佳。紫外光照射80min后,亚甲基蓝的降解率达到96.4%,为纯TiO_2的1.41倍。TiO_2的活性相为锐钛矿,金红石相出现时光催化活性降低。少量Cu~(2+)的修饰降低了TiO_2的平均晶粒半径,显著增强了TiO_2的光响应性能。     

N掺杂TiO_2薄膜的光催化性能研究

开发具有可见光活性的光催化剂,在污染物处理和光能转换等方面,都有很大的应用价值。掺杂改性则是实现TiO_2可见光活性的重要手段之一。文献表明,在非金属元素掺杂中,N掺杂效果最为理想,已经成功地将光响应波长红移到可见光区,取得了很好的光催化活性。目前所制备的N掺杂TiO_2光催化剂主要有粉末和薄膜两种。粉末状催化剂较易制备,但存在难以回收的缺点;而采用简单方法制备高催化效率的薄膜仍存在一些困难。采用溶胶-凝胶法制备了N掺杂改性的TiO_2薄膜以及SiO_2/TiO_2、FeCe/SiO_2/TiO_2等类型的复合薄膜,研究了镀膜的类型和层数、热处理温度和气氛,尿素、硫脲等不同氮源和掺杂量对薄膜光催化性能的影响;并且采用XRD、SEM、XPS、AES等分析了膜层的成分、相结构、表面形貌、膜厚、附着力,结合掺杂离子的类型、浓度、能级、电子构型、半径和化合价等因素,研究工艺条件对TiO_2的能带、异质结构的影响,研究了玻璃薄膜光催化活性变化的机理,特别是对TiO_2吸收边红移的作用机理。     

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。     

氮掺杂TiO_2的制备及其在不同光源下的光催化性能

本文以钛酸四正丁酯为前驱体,以氨水为氮源,通过温和的溶胶-凝胶法制备了N掺杂TiO2光催化剂,采用FT-IR、TG、粒度、UV-Vis/DRS、XRD、TEM和XPS对其进行了表征。XRD、TEM测试显示N-TiO2光催化剂颗粒分布均匀、晶粒尺寸20nm左右。XPS测试表明N掺杂TiO2形成取代态O-Ti-N结构和间隙态Ti-O-N结构。以亚甲蓝为目标污染物,探讨N/Ti摩尔比、煅烧温度、煅烧时间对催化剂催化性能的影响,评价催化剂在自然光、紫外光以及可见光下的催化活性。结果表明,在紫外或可见光下,不同比例的N-TiO2催化性能相近;自然光下,当N/Ti摩尔比为0.15和0.20时,其催化活性最佳;其反应速率符合一阶动力学原理。在三种光源下,煅烧温度越高,催化剂的催化性能越好,但煅烧时间对催化剂的催化性能影响较小。本研究结果显示N-TiO2催化剂在自然光、紫外光及可见光下均具有良好的光催化性能,具有广泛的实用性。     

Eu、Y掺杂TiO_2光催化剂的制备及光催化性能研究

以硝酸铕、硝酸钇、钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu、Y单掺杂及Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂,采用XRD、BET、XPS、UV-Vis对产物的结构和性能进行表征。以亚甲基蓝为目标产物,考察了制备光催化剂的光催化性能。结果表明:Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂比单掺杂的光催化活性高;在热处理温度600℃、掺杂摩尔分数为1.2%条件下,Eu、Y共掺杂TiO_2光催化剂对亚甲基蓝的降解率最高,可达90%左右,协同掺杂作用提高了TiO_2的光催化活性。     

ACF负载N掺杂TiO_2光催化材料的制备及性能研究

以尿素为氮源,采用溶胶-凝胶浸渍法将N掺杂TiO_2负载于粘胶毡上,然后在400℃下煅烧活化,制得了负载N掺杂TiO_2的活性碳纤维毡(记作NxTiO_2/ACF)。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(ATR/FT-IR)等手段对光催化材料进行了表征,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了不同N掺杂量和重复使用次数对材料光催化性能的影响。SEM和ATR/FT-IR测试表明N掺杂TiO_2均匀的负载到ACF上;XRD结果说明在400℃煅烧的N掺杂TiO_2晶型为锐钛矿型。光催化结果显示当N/Ti摩尔比为0.5时,材料的光催化性能最佳;此方法制备的光催化材料可以重复使用,重复使用5次时光催化效率仍然保持在80%以上。