石墨烯/TiO_2复合光催化剂的合成及其吸附、光催化活性研究

在水-醇体系中,以钛酸四正丁酯及氧化石墨烯为初始原料,通过水热过程合成了一系列不同质量分数的石墨烯/TiO2复合光催化剂,该系列光催化剂对亚甲基蓝的吸附符合Freundlich等温吸附方程。当石墨烯的复合量为15%时,复合光催化剂显示了较佳的光催化活性。电化学分析结果表明,石墨烯的复合抑制了TiO2光生电子-空穴对的复合几率,有效提高了TiO2的光催化活性。在对亚甲基蓝的循环光催化降解实验中,GE/TiO2复合光催化剂显示了良好的循环使用性能。     

石墨烯基TiO_2光催化剂的研究进展

综述了石墨烯基TiO2光催化剂复合材料如石墨烯-TiO2、氧化石墨烯-TiO2和还原氧化石墨烯-TiO2的最新研究进展。概述了这些材料的制备方法、相关的基本原理和石墨烯基复合材料在污染物光催化降解方面和水分解制氢的应用。     

纳米TiO_2/SiO_2复合食品抗菌材料

以水玻璃和Ti(SO4 ) 2 为原料 ,制备出了多孔的纳米TiO2 /SiO2 复合粒子。在后处理过程中 ,利用无机包覆剂溶解度随温度的变化 ,在复合粒子表面包覆了一层无机结晶膜。经热处理除去包覆剂后 ,得到了以单分散纳米复合粒子组成的复合微粉。对复合微粉进行比表面和孔容测试 ,并运用XRD和TEM进行了表征。发现TiO2 以 12 6nm的纳米晶粒的形式被多孔的SiO2 包覆 ,所形成的复合粒子则约为2 0nm。为了了解复合微粒的灭菌效果 ,运用纳米TiO2 和复合粉末对 4种保健食品进行对照灭菌实验。两个月以后 ,测得含复合微粒的样品中的菌落总数为 5 0～ 12 0个 / g ,是相应保健食品企业标准许可菌落数的 0 2 5 %～ 0 .7% ,为相应空白样和纳米TiO2 粉样品菌落数的 0 .5 2 %～ 0 .97%和33 .3%～ 83 .3 %     

TiO_2基复合光催化剂研究进展

TiO_2具有化学性质稳定,无毒,价格低廉,易回收等特点被广泛应用于光催化领域。然而由于其带隙较宽,只对紫外光响应,且产生的光生电子-空穴对易复合,导致光催化活性低。研究表明,通过与TiO_2复合形成复合光催化剂能显著改善上述问题。介绍了与TiO_2复合的几种常用方法的基本原理和研究进展。半导体复合方法可以形成内建电场,在内建电场作用下实现光生电荷的有效分离。贵金属沉积方法则利用贵金属上富集电子的特点,分离电子-空穴对,延长光生电荷的寿命,纳米金属的表面等离子体共振效应则可以拓宽催化剂对光的响应范围。通过与碳材料或有机染料复合则可以提高TiO_2对可见光的吸收率,扩大光响应范围,同时能加快光生电荷的转移,减少其复合。最后简要分析了几种方法中存在的问题和未来发展方向。     

单分散SiO_2/TiO_2/SiO_2多层复合微球的制备

采用一种以醇盐水解法为基础的生长硅溶胶的方法 ,制备了粒径为 2 0 0nm的单分散二氧化硅球形颗粒 ,并将其作为核心 ,利用常温连续进料的钛酸丁酯水解的多步法 ,在二氧化硅核心外经多次包覆形成厚层二氧化钛 ;在正硅酸乙酯的水解和陈化环境下 ,将上述SiO2 /TiO2 复合颗粒外再包覆一薄层二氧化硅 ,形成一种高折射率、可用于组装光子晶体的SiO2 /TiO2 /SiO2 多层复合微球。对该复合微球用重力沉降法、透射电镜法 (TEM )、X射线能谱分析法 (EDS)进行了表征。其中 ,重力沉降法是一种将Stokes公式为基础推导的复合颗粒的粒径与沉降速度关系式所得一系列数据进行拟合外延 ,来测定复合颗粒的粒径及包覆厚度的方法     

单分散SiO_2/TiO_2/SiO_2多层复合微球的制备

采用一种以醇盐水解法为基础的生长硅溶胶的方法,制备了粒径为２００ｎｍ的单分散二氧化硅球形颗粒,并将其作为核心,利用常温连续进料的钛酸丁酯水解的多步法,在二氧化硅核心外经多次包覆形成厚层二氧化钛;在正硅酸乙酯的水解和陈化环境下,将上述ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合颗粒外再包覆一薄层二氧化硅,形成一种高折射率,可用于组装光子晶体的ＳｉＯ２／ＴｉＯ２／ＳｉＯ２多层复合微球．对该复合微球用重力沉降法、透射电镜法（ＴＥＭ）、Ｘ射线能谱分析法（ＥＤＳ）进行了表征．其中,重力沉降法是一种将Ｓｔｏｋｅｓ公式为基础推导的复合颗粒的粒径与沉降速度关系式所得的一系列数据进行拟合外延,来测定复合颗粒的粒径及包覆厚度的方法．     

碳量子点/TiO_2复合光催化剂的研究进展

总结了碳量子点/TiO_2复合光催化剂的制备方法,介绍了碳量子点提高TiO_2光催化效率的作用机理,归纳了碳量子点/TiO_2的优化途径,对其在光催化研究中存在的问题及未来的研究方向进行了探讨,为进一步制备高性能的碳量子点/TiO_2复合光催化剂提供参考。     

石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂的合成及光催化制氢活性

采用溶剂热法合成了石墨烯-CuO/TiO_2复合催化剂,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见漫反射(DRS)表征复合催化剂的微观形貌、结构和光学特性。以H_2PtCl_6为无机前驱体对其进行Pt负载,研究了不同石墨烯负载量对制氢活性的影响及太阳光下的制氢活性。结果表明,石墨烯负载量为0.5%(质量分数)时,复合催化剂制氢活性最高,石墨烯和CuO协同作用提高了TiO_2对可见光的利用及光催化分解C_2H_5OH/H_2O制氢活性。在可见光下照射5h后,样品的产氢量达到1 083.54μmol,太阳光光照5h后产氢量(4 374.51μmol)为P25(1598.25μmol)的2.74倍。     

TiO_2/BiVO_4复合光催化剂的水热法合成及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3·5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法合成了BiVO4和TiO2/BiVO4复合光催化剂,借助XRD、SEM、UV-Vis、IR等测试手段对样品进行了表征。XRD分析表明,所得BiVO4为单斜晶系结构,与TiO2复合后,特征衍射峰窄化,强度略增;SEM显示,BiVO4样品呈现规整的多边立方体形貌,TiO2/BiVO4粉体为规整球状形貌。UV-Vis紫外可见光谱表明,BiVO4和TiO2/BiVO4在400~700nm的可见光区域对光响应。根据光吸收特性,选择亚甲基蓝为模拟污染物,考察了样品的光催化活性。结果表明,与BiVO4相比,TiO2/BiVO4具有更高的可见光催化降解活性,催化降解亚甲基蓝的降解率达到95.9%。     

TiO_2/AC复合光催化剂制备及性能研究

以TiCl4乙醇溶液为前驱物、煤质活性炭为载体,通过溶胶-凝胶法制备活性炭(AC)/TiO2复合光催化剂。利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和BET比表面积孔径测定仪等对制备的样品进行表征。以光催化降解甲基橙溶液为模型反应,表征其光催化活性,考察了TiCl4/乙醇体积比、煅烧温度和煅烧时间等制备条件对光催化活性的影响。结果表明:在TiCl4/乙醇体积比为1∶20,500℃煅烧2h时,光催化降解甲基橙的活性最高,降解率达到95%;TiCl4/乙醇体积比和煅烧温度对光催化活性影响较大,煅烧时间对光催化活性影响甚小。含少量金红石相的TiO2有利于光催化降解甲基橙。     

SiO_2/TiO_2复合溶胶防紫外线/抗菌性能研究

以正硅酸乙酯和钛酸丁酯为前驱物,乙撑基-双(十八烷基二甲基氯化铵)为添加剂,制备了不同配比和浓度的Gemini型SiO2/TiO2复合溶胶,通过浸轧、烘干、焙烘等工序对纯棉织物进行整理,并对整理前后织物的抗紫外线、抗菌、强力和白度等性能进行比较.结果表明,复合溶胶中硅、钛配比为1:4,浓度为0.3mol/L时,整理效果较好,此时织物在230～280nm波段的透光率都低于2.0%,抑菌率达到91.7%,且整理前后织物的强力和白度变化较小.     

TiO_2/SiO_2非晶复合薄膜的超亲水性能研究

自制靶材,采用射频磁控溅射法制备超亲水TiO_2/SiO_2非晶复合薄膜,用XRD、AFM、XPS、液滴形状分析仪等方法进行表征。研究了溅射气氛、射频功率以及溅射时间对薄膜亲水性能的影响,并探讨了TiO_2/SiO_2非晶复合薄膜的超亲水机理。结果表明,Ti、Si元素进入薄膜晶格,在TiO_2/SiO_2薄膜界面形成Si—O—Ti键,约为22.4%;Si—O—Ti键的形成增加薄膜表面酸性,提高薄膜表面羟基含量,使薄膜具有超亲水特性。     

纳米Ag@SiO_2/TiO_2复合光催化剂的制备及性能研究

利用改进的Stber法在银核表面包覆一层SiO2,制备核-壳结构Ag@SiO2,然后以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法制备出Ag@SiO2/TiO2复合光催化剂。应用XRD、TEM,UV-Vis和荧光光谱仪对样品进行表征。以亚甲基蓝作为降解模型化合物,研究所制备Ag@SiO2/TiO2复合材料的光催化性能。结果表明,由于贵金属Ag的存在,大大提高了TiO2的光催化效率;而Ag@SiO2结构,使得Ag的等离子共振峰明显向长波方向移动,与TiO2复合后,拓宽了TiO2的光谱响应范围,从而提高对可见光的利用率。     

超亲水TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备与表征

通过 ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合薄膜．实验结果表明：在 ＴｉＯ２薄膜中添加 ＳｉＯ２,可以抑制薄膜中 ＴｉＯ２晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加,水在复合薄膜表面的润湿角下降,亲水能力增强．当 ＳｉＯ２含量为 １０～２０ ｍｏｌ％时获得了润湿角为０°的超亲水性薄膜．     

TiO_2/石墨烯复合锂离子电池负极材料的研究

采用简单、绿色环保的方法制得TiO_2/石墨烯(TiO_2/G)复合材料,并采用SEM、TEM和XRD对TiO_2/石墨烯复合材料进行了表征。研究结果表明,TiO_2纳米颗粒均匀地分散在石墨烯片层中,改善了TiO_2纳米颗粒的导电性和结构稳定性;TiO_2/石墨烯复合材料的首次放电比容量为302mAh/g,循环50周后的放电比容量仍能保持89.93%,具有优异的电化学性能。     

碳纳米结构/TiO_2复合光催化剂的进展与挑战

综述了不同结构的碳纳米材料(包括C60、碳纳米管、石墨烯、碳量子点等)与TiO2纳米结构的复合方法,总结分析了这些复合结构的性能与光催化机理,展望该方向的发展与面临的挑战。     

含TiO_2/SiO_2的复合涂层光活性和抗老化性能

以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯为前驱体,用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/SiO2复合物。并将其分散到醇酸树脂中制成含TiO2/SiO2的有机涂层。实验结果表明,TiO2/SiO2复合粒子比纯TiO2粒子拥有更强的光催化性能,含TiO2/SiO2的有机涂层比只含有TiO2的有机涂层具有更好的抗老化性能。     

硫化镉/石墨烯复合光催化剂的微波水热合成及DFT研究

采用微波水热法制备了CdS/rGO纳米复合光催化剂,通过XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM对其结构和形貌进行了表征,结合UV-Vis和密度泛函(DFT)计算对异质界面的电荷转移机制进行了研究。结果表明所得复合材料中CdS分散性好、显示出较高的可见光催化活性和光稳定性。当rGO含量为0.5 mg/mL时复合材料的光催化性能最佳,可见光照射120 min后亚甲基蓝(MB)的光降解率达到94.40%,且五次循环实验光催化效果接近。界面相互作用、差分电荷密度、平均静电势等计算结果表明CdS与rGO通过范德华弱相互作用形成稳定异质界面,电荷由CdS向rGO转移,电子和空穴在两相界面实现了有效分离,因而材料的光催化性能得到增强。     

复合光催化剂CdS-Pt/TiO_2低温制备及可见光制氢性能

用不同方法制备了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂。催化剂通过X射线衍射、比表面和紫外-可见漫反射吸收进行了表征。以可见光光解水制氢为探针反应,考察了CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的可见光活性。结果表明制备方法极大地影响CdS-Pt/TiO2复合光催化剂的活性。低结晶度的CdS与Pt/TiO2复合形成的CdS-Pt/TiO2复合光催化剂具有最高的可见光活性,其光解水的量子效率为6.95%。     

TiO_2/氧化石墨烯复合纳米管的制备与光催化性能

采用水热法制备了TiO_2/氧化石墨烯(GO)系列复合纳米管光催化剂,分别利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和紫外可见(UV-Vis)漫反射光谱对样品进行表征,并通过降解亚甲基蓝实验评估了样品的光催化性能。XRD与TEM表征结果表明,样品为锐钛矿相的纳米管结构,拉曼光谱结果进一步证实了其晶相,且观察到显著的GO拉曼峰。GO引入后,样品的吸收边未见显著移动,而在可见光区域出现GO所贡献的吸收增强。光催化活性表征结果显示,TiO_2纳米管的光催化活性明显强于纳米颗粒;GO引入后,随着GO量的增加,复合纳米管的光催化活性呈现先增强后减弱的变化趋势,GO溶液用量为2mL的样品表现出最佳的光催化性能。我们还对系列TiO_2/GO复合纳米管样品的光催化性能变化机制作出了详细讨论。