TiO2纳米纤维的制备及其对染料的光催化降解性能

采用溶胶-凝胶与静电纺丝技术相结合的方法,将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和钛酸四正丁酯混合制得前驱体溶液,纺丝得PVP/TiO2复合纳米纤维,然后经500℃高温煅烧制备了TiO2纳米纤维光催化剂,通过其对阳离子艳红5GN、弱酸性黄GN、雷马素蓝RR等染料的降解研究了TiO2纳米纤维的光催化性能。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了PVP/TiO2和TiO2纳米纤维的形貌结构;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实了TiO2纳米纤维的形成;通过X射线衍射仪(XRD)对TiO2纳米纤维的晶型及晶粒大小进行了分析。结果表明制备出的TiO2纳米纤维形貌稳定,具有锐钛矿型TiO2结晶形态并对染料具有很好的光催化降解效果。     

纳米TiO2-ZnO复合材料的制备及其光催化性能

本文以TiO2纳米管阵列作为模板,利用溶胶-凝胶法制备ZnO@TiO2纳米复合材料,通过SEM等测试手段对其结构进行了表征,并进一步研究了该复合材料在紫外光下对亚甲基蓝溶液的光催化效率。发现ZnO@TiO2复合材料的光催化效率与模板孔深孔径有关,并且由于TiO2与ZnO间的电荷转移作用,使得纳米复合材料的光催化效率高于TiO2模板和ZnO@AAO光催化效率的线性加合。     

Ag/TiO2复合物的低温合成及其光催化性能研究

以钛酸四正丁酯、硝酸银为原料,采用溶胶凝胶与溶剂热相结合的方法,在低温(120℃)条件下制备了Ag/TiO₂复合物。采用SEM、EDS、XRD、XPS、DRS等对样品进行表征并对其光催化性能进行测试。结果表明：所合成的Ag/TiO₂(3%)复合物具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下光反应90 min对30 mg/L的活性Red 24染料的降解率就能达到100%;在500 W氙灯照射下150 min对30 mg/L的活性Red 24的降解率能达到92.6%;在紫外和可见光下对染料的降解率都能达到90%以上,具有优异的紫外/可见光光催化活性。研究结果为低温合成复合光催化材料的研究提供一种有效的思路。     

纳米TiO2/SiO2负载棉织物的制备及其光催化降解染料的研究

将纳米TiO_2水溶胶和纳米SiO_2水溶胶复配制备环境净化整理剂,并通过轧烘焙工艺对棉织物进行后整理得到纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物,然后将其用于不同结构有机染料的光催化降解反应中,重点考察纳米SiO_2的添加量对其在不同pH值反应体系中的光催化降解性能以及重复利用性的影响。结果表明,纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物对不同结构的有机染料具有显著的光催化降解性能,能够促进染料分子的共轭体系和芳香环结构的降解反应。纳米SiO_2的添加不仅有利于纳米TiO_2/SiO_2负载棉织物在碱性介质中光催化降解性能的提高,而且也能够改善其重复利用性。     

溶胶-凝胶-冷冻法制备纳米TiO2及其表征

为解决纳米TiO2粉体易产生团聚的问题,采用溶胶-凝胶与冷冻干燥法制备纳米TiO2粉体.通过X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外分光光度计对纳米TiO2粉体的物相组成、形貌和光催化活性进行了表征.实验结果表明:在400℃下所制得的TiO2纳米粉体的粒径约为6 nm,且粒度分布均匀,呈球形;所制得的TiO2纳米粉体在投加量为2 g/L时可使质量浓度为20 mg/L的甲基橙溶液在2.5 h内几乎全部降解.溶胶-凝胶与冷冻干燥法再结合阶段升温焙烧法可得到分散性好、粒径小和光催化活性好的粉体.     

纳米SnO2/TiO2复合粉体制备及其红外特性研究

以溶胶-凝胶方法制备纳米SnO2/TiO2复合粉体,并用XRD、TEM等方法对其进行了表征,给出了相关的工艺参数.研究了纳米SnO2及SnO2/TiO2复合材料的红外吸收特性.结果表明,本文制备的纳米SnO2/TiO2复合材料在4000～1500cm-1和1000～400cm-1范围内有较好的红外吸收.     

S掺杂纳米TiO2对电子结构及光催化活性影响的研究

以钛酸丁酯为前驱体,硫脲为掺杂离子给体,通过溶胶-凝胶法制备了硫掺杂纳米TiO2粉体,并进行了XRD、BET、TG、UV-vis表征和分析,结果表明:硫脲掺杂出现了锐钛矿型TiO2,随着硫脲添加量的增加,锐钛矿相微晶强度降低,晶粒尺寸、晶胞体积增大,比表面积降低。光催化降解双酚A结果表明,当硫脲与钛酸丁酯物质的量比n(S)/n(Ti)为2时,经500℃热处理的催化剂的光催化活性最佳,当n(S)/n(Ti)为0.1时,样品光催化活性最好。     

Ag/TiO2纳米管复合材料的合成及其光催化性能研究

采用水热法制备了TiO2纳米管,并采用光化学沉积法制得含Ag量不同的Ag/TiO2-NTs纳米管复合材料;利用XRD、TEM、XPS、UV-Vis及FL等分析手段对Ag/TiO2-NTs复合材料进行表征,并研究了Ag/TiO2-NTs对甲基橙(MO)的紫外光催化降解性能。结果表明,Ag纳米粒子均匀分散在纳米管表面,Ag/TiO2-NTs复合材料在可见光区域表现出较强的吸收性能;Ag含量为4%的Ag/TiO2-NTs复合材料光催化降解率最高,紫外光照射3h后,初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液降解率达到99%,比未掺Ag的TiO2纳米管降解率提高了16.6%。     

纳米TiO2光催化降解环境中有机污染物研究进展

有机污染物是目前生态环境中最主要的污染源,对这类物质的控制还缺少经济有效的技术处理手段。纳米TiO2光催化技术是一种绿色环保的污染治理技术,具有催化效率高、性质稳定、成本低和无二次污染等特点。探讨了纳米TiO2光催化原理和几种掺杂改性方法,介绍了纳米TiO2催化降解水中和空气中有机污染物的研究进展,并简要展望了纳米TiO2光催化技术的发展前景。     

TiO_2/蒙脱土复合材料的制备及光催化降解苯酚性能

为了利用TiO_2优越的光催化活性和蒙脱土(MMT)的结构特性,首先,以MMT为载体、TiCl_4为原料、氨水为沉淀剂,采用水解沉淀法制备了TiO_2/MMT复合材料;然后,利用FTIR、XRD和SEM对TiO_2/MMT复合材料进行成分、晶型、结构和形貌表征;最后,在紫外光照射下,考察了不同TiO_2含量的TiO_2/MMT复合材料对模拟苯酚废水的光催化降解活性,并结合紫外-可见光谱对复合材料光催化降解苯酚的过程进行了跟踪实验。结果表明:所制备的TiO_2/MMT复合材料中TiO_2为锐钛矿相,在MMT上的晶粒尺寸为7.8nm。TiO_2/MMT复合材料中层间域内成分被钛柱取代,且柱撑反应在层间域内进行。因此MMT的基本骨架不变,且TiO_2分散在MMT的表面。当苯酚的初始浓度为10mg/L、苯酚溶液的pH为6且紫外光照射时间为150min时,37.5wt%TiO_2/MMT复合材料对苯酚降解率为63%,优于MMT(4.5%)和纯TiO_2(55%),说明MMT的负载提高了TiO_2的光催化活性。     

介孔电气石/TiO2复合材料的制备及其模拟太阳光光催化性能

采用一步溶胶-凝胶共缩合结合溶剂热合成技术制备出一系列介孔电气石/TiO₂复合材料,表征了复合材料的相结构、形貌、孔隙率、光吸收性质以及组成结构.结果表明:制备的电气石/TiO₂复合材料具有纯锐钛矿晶相、均匀的介孔结构、较大的比表面积(205~242 m²·g^-1)、均匀的孔径分布(3.4~3.8 nm)以及较低的带隙能(3.0 eV).在模拟太阳光照射下,电气石/TiO₂复合材料可以被成功地应用于水中有机污染物罗丹明B和诺氟沙星的降解.降解动力学研究表明:电气石的掺杂提高了TiO₂的光催化量子效率,降低了TiO₂的带隙能.对罗丹明B的降解,电气石掺杂量为1wt%~5wt%的电气石/TiO₂复合材料表现出比纯TiO₂更高的降解速率,对诺氟沙星的降解,电气石/TiO₂复合材料的降解速率高于纯TiO₂的.     

Synthesis,characterization, antibacterial and photocatalytic performance of Ag/AgI/TiO2 hollow sphere composites

Dispersed TiO₂ hollow spheres were successfully prepared which was obtained via Ostwald ripening under solvothermal conditions without any templates or surfactants. Then, the AgI/TiO₂ was synthesized by the deposition−precipitation process. Finally, Ag/AgI/TiO₂ was obtained by a photocatalytic reduction way. Their characteristics were analyzed by XRD, SEM, HRTEM, N₂ adsorption−desorption measurements and UV-vis absorption spectra. To demonstrate the potential applications of such composites, their antibacterial activity against Escherichia coli (E. coli) was studied by microcalorimetry for the first time, and their photocatalytic performance for degradation of different organic dyes under simulated UV and visible light was discussed. The results indicated that Ag/AgI/TiO₂ hollow spheres revealed elevated antibacterial and photocatalytic activity because of their unique morphology, hollow structure and high surface area. The mechanism of the excellent antibacterial and photocatalytic activity of Ag/AgI/TiO₂ hollow spheres are discussed which are attributed to the synergetic effect of Ag, AgI and TiO₂. It suggested that the new Ag/AgI/TiO₂ photocatalyst has broad application prospects in solar cell, sensor, antibacterial, catalysis and nanotechnology.     

Synthesis of defect-rich hierarchical sponge-like TiO2 nanoparticles and their improved photocatalytic and photoelectrochemical performance

Defect-rich hierarchical sponge-like TiO₂ nanoparticles were successfully synthesized via the combined one-step hydrothermal method and chemical reduction approach. SEM and TEM images showed their porous structure densely packed with even smaller TiO₂ particles, while photocatalytic results manifested their superior photocatalytic performance and high stability. The RhB solution (10 ppm) could be absolutely degraded in 60 min, and the degradation rate was twice that of the sample without the treatment by NaBH₄. Besides, the TC solution (10 ppm) could be removed by 74.3% in 20 min. PEC measurements also displayed that the photoelectrode based on such defect-rich TiO₂ nanoparticles had small resistance and improved charge transfer rate. The improved performance can be assigned to rich defects and phase junctions, which was supported by characterization results. The presence of rich defects and phase junctions could not only promote the separation of photogenerated charge carriers, but also accelerate the electron transfer, beneficial for both the photocatalytic and the PEC performance. It is expected that the obtained hierarchical sponge-like TiO₂ nanoparticles with rich defects have great potential for photocatalytic applications.     

光降解苯酚用rGO/Mo@TiO2纳米复合材料的制备及性能表征

利用溶胶-凝胶法,制备了TiO₂和Mo@TiO₂纳米粒子。采用液相沉积法,将TiO₂和Mo@TiO₂纳米粒子沉积到GO上面,制备了rGO/TiO₂和rGO/Mo@TiO₂纳米复合材料。利用SEM、XRD、XPS、FT-IR和拉曼光谱分别对TiO₂、Mo@TiO₂、rGO/TiO₂和rGO/Mo@TiO₂样品的形貌、晶型结构、离子状态以及材料的复合情况进行了研究;利用紫外-可见分光光度计测定了样品的UV-Vis吸收光谱。结果表明,制备的所有样品中的TiO₂均为锐钛矿型,且GO大部分被还原成了rGO;Mo@TiO₂、rGO/TiO₂和rGO/Mo@TiO₂样品的UV-Vis吸收光谱谱带向可见光区域内明显移动,纳米复合材料可见光利用率得到明显提升;Mo和rGO的引入,使样品的Ti2p和Mo3d光谱强度降低,XPS光谱均发生了红移,从而导致TiO₂表面化学环境发生变化,特征峰向较高的结合能处偏移;SEM分析表明,rGO和TiO₂之间具有良好的相互作用,在rGO表面沉积Mo@TiO₂颗粒后,其形貌保持不变,形成了rGO/Mo@TiO₂纳米复合材料;rGO/Mo@TiO₂纳米复合材料的光催化活性最高,3 h对p-NP的降解率为84%,而TiO₂、rGO/TiO₂和Mo@TiO₂3 h对p-NP的降解率分别为26%,42%和61%。     

锐钛矿型TiO2 / MnFe2O4 核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性

采用柠檬酸盐前驱体技术, 合成了粒径约为20～70 nm 的尖晶石结构MnFe₂O₄ 纳米颗粒, 用聚乙烯亚胺( PEI) 对MnFe₂O₄ 纳米颗粒进行表面处理后, 以异丙醇钛为前驱物, 采用sol2gel 法在纳米MnFe₂O₄ 表面包覆锐钛矿型TiO₂ 纳米层形成核壳结构。利用透射电子显微镜( TEM) 、X射线衍射仪(XRD) 和振动样品磁强计等测试手段对样品的结构、形貌、粒径以及磁学性能等进行了表征。采用罗丹明B 的光催化降解反应对所制催化剂的活性进行了评价。结果表明, 核壳结构TiO₂ / MnFe₂O₄ 复合纳米颗粒的光催化活性随着壳层厚度的增加而增强,当达到一定厚度以后, 其催化活性不随壳层厚度的增加而改变。复合颗粒中TiO₂ 含量达到30 wt % , 反应时间4 h时, TiO₂ / MnFe₂O₄ 磁性光催化剂对罗丹明B 的光降解率达到100 % , 与纯TiO₂ 纳米粉体的催化活性相当, 且光催化活性稳定, 是一种便于回收、可重复使用的高效光催化剂。      

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

Ag/TiO2薄膜结构和光催化性能研究

采用溶胶-凝胶技术制备了Ag掺杂的TiO2薄膜.用XRD、氮吸附法、UV-VIS-NIR分光光度计以及XPS对Ag掺杂后TiO2薄膜结构的变化进行了分析;用分光光学法通过在紫外光照下分解亚甲基蓝的实验比较了TiO2薄膜与Ag/TiO2薄膜的光催化性能.结果发现,掺杂适量的Ag有助于TiO2薄膜光催化氧化性能的提高,原因在于:（1）Ag通过引入耗尽层提高了TiO2的电荷分离能力,并吸引空穴向薄膜表面移动,结果使薄膜表面空穴的浓度提高,薄膜光催化效率提高;（2）Ag减小了TiO2粒子的粒径,使TiO2禁带宽度增大,薄膜光催化氧化的能力提高;（3）Ag掺杂后,TiO2薄膜表面对-OH基和水的吸附增加,使光照后TiO2薄膜表面活性自由基·OH的浓度增加,空穴向薄膜所吸附物质的转移能力提高.     

Cu掺杂金红石型TiO2的制备及其光催化性能

用溶胶-凝胶法在650℃条件下,制备了Cu掺杂金红石型TiO₂光催化剂,使用XRD、SEM、TEM、XPS、BET、PL和DRS等手段对其晶体结构、表面形貌、元素组成与价态、比表面积和光学性质进行了表征。结果表明,纯TiO₂是少量锐钛矿与大量金红石组成的混晶,Cu掺杂有利于锐钛矿向金红石的转变,Cu掺杂TiO₂全部为金红石。Cu元素以+1价和+2价共存的形式存在于样品中。以罗丹明B为目标污染物、以氙灯为紫外可见光光源考察这种光催化剂的活性时发现,Cu掺杂降低了光催化活性,Cu掺杂能抑制光生电子与空穴的复合但是使光催化剂在紫外部分的吸收降低,即降低了材料的光催化活性。     

Preparation and visible photocatalytic dye degradation of Mn-TiO2/sepiolite photocatalysts

The performance of Mn-TiO₂/sepiolite photocatalysts prepared by the sol-gel method and calcinated at different temperatures was studied in the photocatalytic degradation of direct fast emerald green dye under visible light irradiation, and a series of analytical techniques such as XRD, SEM, FTIR, TG-DSC, XPS, UV-vis-DRS and Raman spectroscopy were used to characterize the morphology, structure and optical properties of the photocatalysts. It is found that the anatase TiO₂ was formed in all photocatalysts. Mn⁴⁺ might incorporate into the lattice structure of TiO₂ and partially replace Ti⁴⁺, thus causing the defects in the crystal structure and the broadening of the spectral response range of TiO₂. At the same time, TiO₂ particles were dispersed on the surface of the sepiolite, which immobilized TiO₂ particles with sepiolite via the bond of Ti−O−Si. Mn-TiO₂/sepiolite calcined at 400 °C exhibits the highest photocatalytic activity and the degradation rate of direct fast emerald green is up to 98.13%. Meanwhile, it also shows good stability and universality.